[发明专利]基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法

说明书

本发明提出了一种基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法，其步骤如下：步骤A：抽象数据链网络，构建超网络模型；步骤B：在链路层提出覆盖多故障模式的可靠性指标集；步骤C：在任务层提出与链路层相关的可靠性指标集。本发明基于超网络理论从数据链网络的任务层以及链路层实现可靠性指标体系的构建，具有便于理解、覆盖全面、计算快捷，方法科学，工艺性好等优势。

技术领域

本发明提出了一种基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法，它涉及一种基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法，属于复杂性科学领域和可靠性技术领域。

背景技术

在现代战争中，对于战场主动权的掌控不能仅仅依靠于某些武器装备的性能优势，而是需要提升在战场环境下的装备体系协同作战能力，在作战空间下打破军兵种界限，根据任务的变化实现作战能力的动态重构，以实现整体对抗、全维对抗。体系对抗的前提需要实现多种武器装备数据信息的准确、快速传输，数据链网络作为指控系统、战场感知系统、打击系统、支援保障系统相互连接的纽带，将各作战单元的海量数据与指令进行整合，使作战体系具备战场态势感知和智能信息处理的能力，在宏观上使作战体系形成有机的复杂信息网络，数据链网络成为军队信息化、装备智能化和作战一体化的倍增器。数据链网络在实战中的应用环境复杂，以及在作战体系的作用重要，保障数据链网络的平稳运行是亟待解决的问题。适宜的可靠性指标体系可以科学化、规范化、全面化地引导研究人员对数据链网络的可靠性进行衡量与提升。现有数据链网络的可靠性指标多从信息传输的实时性、可靠性、安全性与信息格式的一致性等角度进行构建，这些可靠性指标更多从链路层的维度上静态地衡量数据链网络的的可靠性，在数据链网络中的装备数量稀少、装备间信息交互逻辑简单时，这些指标可以清晰地描述数据链网络的可靠性。而随着装备体系化对抗成为现代战争的特征，体系中的各类武器由数据链网络进行整合，依托于装备体系结构的多层分布，此时的数据链网络存在链路层与任务层的分层，而此时数据链网络具有节点数量繁杂、节点间连接动态变化、系统存在故障涌现等复杂特性，仅仅从装备层构建数据链网络的可靠性指标存在不能完整涵盖数据链网络多层结构。

超网络理论作为复杂网络理论中的一种分支，可抽象描述网络结构复杂性与网络行为的复杂性。基于超网络理论构建数据链网络的可靠性指标体系，通过对数据链网络进行抽象，可以如实反映体系结构下的数据链网络的链路拓扑结构和逻辑关系，结合超网络模型的统计指标，便于多视角下的数据链网络可靠性指标体系构建。

本发明主要对数据链网络可靠性指标体系的构建提出了一套解决方案，首先基于超网络模型对待分析的数据链网络进行抽象，该超网络模型包含任务实现层以及拓扑结构层两层，后以此超网络模型为基础，从可靠性、脆性、弹性三个维度构建可以衡量数据链网络的结构拓扑层和任务实现层随机失效、蓄意攻击时的薄弱环节以及蓄意攻击后的恢复能力的指标体系，便于研究人员分析故障多种故障模式下的动态特征，具有易理解、易计算等特点。

发明内容

本发明主要提供一种基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法。现有的数据链网络可靠性指标多用于静态地分析链路层上的可靠性，在结构与功能日益复杂的数据链网络上存在着故障的动态传播、级联失效，故障的发生不仅仅影响数据链网络的链路层，也会由于链路层节点的失效对任务层产生影响，且故障存在着“产生-影响-消散”的动态特征。于是我们提出一种基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法。

针对以上的技术问题以及本发明的目的，本文提出了一种基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法，方案包括如下部分：

(一)发明目的

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法，在考虑到数据链网络分层结构下现有的可靠性指标不易评价故障存在多层耦合、动态传播等的问题，采用本发明提出的基于超网络理论的数据链网络可靠性指标体系构建方法可以实现更多维的数据链网络的可靠性指标体系的构建，便于系统设计人员定量分析数据链网络的可靠性，从而优化系统可靠性。