[发明专利]一种无人机网络弹性度量方法及其系统

说明书

本发明公开一种无人机网络弹性度量方法及其系统，属于无人机网络安全领域；通过定义了能够反映网络局部拓扑环境的出入度比值和层级值两个核心指标，在此基础上将影响网络弹性的要素分为节点弹性和连边弹性两个方向以级联失效现象为载体，分别就各自的属性特征展开指标类型拓展和指标体系构建,一方面是节点能力的度量，基于出入度比值构建节点绝对实时通信压力和相对实时通信强度等反映节点的变化适应能力的指标，再考虑所有节点的影响引入点弹性矩阵,另一方面是连边能力的度量，基于连边层级值构建层级值变化率这一关键指标，在此基础上考虑所有连边的影响引入边弹性矩阵,综合节点弹性和连边弹性及其之间的内在关联给出网络弹性指标度量方法。

技术领域

本公开属于无人机网络安全领域，具体涉及一种无人机网络弹性度量方法 及其系统。

背景技术

近年来，无人机在军事领域和民用领域得到了高速发展和广泛应用。随着 通信技术的升级和越来越复杂的任务类型成为常态，无人机集群组网技术提供 了新的解决方案。集群组网通过蜂窝通信等技术实现多个无人机的任务协同， 也能在单个无人机发生故障时通过剩余无人机的通信调整实现组网的稳定性， 这都极大地增加了集群面对不确定性风险时的稳定性和任务执行可持续性。然 而，面对风险和故障失效时如何进行通信拓扑的调整，如何分析失效的传递模 式进而控制失效规模，如何客观衡量组网的恢复能力和弹性，鲜有研究涉及。 这些问题探讨对无人机的组网生成机制、任务完成效率评价以及日常维护策略 等都具有促进作用。因此，结合无人机失效模式对组网的弹性进行综合客观的度量具有很高的理论价值和现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种无人机网络弹性度量方 法及其系统，解决了现有技术中现有技术无人机集群网络在面对不确定风险时 的应对和恢复能力无法量化的问题。

本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

一种无人机网络弹性度量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：量化单个无人机通信传递效率；

S2：定义单个无人机点弹性；

S3：计算无人机集群网络的分层式结构；

S4：计算集群网络中任意两个无人机构成的边弹性；

S5：计算无人机集群网络的综合弹性

进一步地，步骤S1所述单个无人机通信传递效率通过相对实时通信压力求 导后的结果来判定。

进一步地，步骤S2所述单个无人机点弹性为节点在一定时间内通信强度的 变化量范围，其反映了某一节点在能够适应的通信强度变化的最大范围

进一步地，步骤S3所述无人机集群网络的分层式结构，通过失效前后层级 值的变化率可以在一定程度上反映连边应对变化的能力。

进一步地，所述S4任意两个无人机构成的边弹性的计算方法为，1)遍历 所有的连边在剩余连边分别失效时层级值的变化率2)计算连边经过一次和足够 次的聚合迭代后的值分布3)用值的矩阵来量化任意两个无人机构成的边弹性。

进一步地，所述S5综合弹性通过节点弹性和连边弹性按照不同无人机网络 中的权重占比计算得出。

进一步地，所述通信压力求导后的结果从通信拓扑和通信链的角度，将每 两条相邻节点的层级值的算术平均值作为每条连边的层级值，进而倒推出每个 节点在网络中的层次，而不同的位置层次影响了不同无人机节点的通信压力， 借此最终确定节点的初始通信压力分布情况。

进一步地，所述网络弹性，当网络弹性为大于70％时可以认为该网络是富 有弹性抗外部干扰符合要求。

进一步地，所述的一种无人机网络弹性度量方法。