有向加权复杂网络仿真平台的设计与实现

随着复杂网络研究热潮的日益增加,复杂网络仿真平台已成为研究复杂网络的必不可少的基础性工作。针对无向无权复杂网络有时还无法准确反映真实世界中网络系统的问题,文中以VC＋＋6.0为开发工具,通过对总体框架和各主要功能模块进行详细的设计实现了一个具有一定可扩展性的有向加权复杂网络仿真平台（ DWCNS）。该平台能对有向加权复杂网络进行拓扑生成且能进行相关统计特性的分析研究。最后通过一个节点重要性评价方法的仿真实例证明了该平台在有向加权网络研究方面的有效性。     

基于复杂网络的轨道交通网络结构特性研究

本文首创性的运用复杂网络理论比较全面地分析了北京城市轨道交通网络的静态结构特性,动态加权结构特性.主要以2015年北京市地铁路网为基础,建立起轨道交通网络样本,通过计算度与度分布、平均路径长度、介数等网络统计特性分析了轨道交通网络的静态结构特性;并首次在静态网络拓扑的基础上结合了2015年北京地铁路网断面客流信息,通过计算点强度及其分布、节点加权介数、介数与点强度相关性等统计指标分析了网络的动态特性.从而解释了各个因素之间的相互作用和对北京轨道交通网络结构上的影响,为以后轨道交通的建设和运营提供了一些指导性的建议.     

具有社团结构的加权网络的病毒传播研究

文中根据Barrat等提出的BBV网络的建模思想,考虑网络社团结构特性,构建一种具有社团结构的加权无标度网络模型,利用SI传染病模型,研究该网络模型中权值增长系数和网络社团强度对病毒传播行为的影响。结果表明,权值增长系数增大时,病毒由感染源社团扩散到其他社团的时间变长,进而抑制了网络中的病毒传播。另外,研究还表明,在加权无标度网络中,较弱的社团强度能抑制病毒的传播,这与无权网络中的结论正好相反。     

加权网络簇系数

近年来不少研究者把无权网络的簇系数加以扩展,应用于加权网络。借鉴前人加权网络簇系数的思想,提出了新的加权网络簇系数。该簇系数对加权网络的各边权重进行了较全面的考虑,理论分析表明,这种考虑较为合理;并且该簇系数能与无权簇系数衔接一致,在无权簇系数和Zhang等人定义的加权网络簇系数之间建立联系。此外,进行了仿真比较,其结果与理论分析相符。     

基于加权网络模型的电网连锁故障分析

本文基于复杂网络理论提出了一种评估电网发生连锁故障的新方法,运用复杂网络理论来分析电网有助于从电网架构上研究连锁故障.首先,以输电线路和变压器的阻抗模值为边权构建了电网加权拓扑模型,并给出评价电网中心性的指标;其次,基于线路断开瞬间线路传输功率优先分配到邻近线路的原则,提出评估电网发生连锁故障的阈值模型;最后,以IEEE 118节点系统为例,通过计算反映其中心性的指标值,找出了IEEE 118节点系统的中心节点,验证了加权拓扑模型在反映节点中心性方面优于无权拓扑模型,与实际网路也更接近.在此基础上,针对四种攻击网络的典型模式,运用阈值模型计算该系统发生连锁故障的临界阈值,揭示了电网发生连锁故障的机理.     

改进的加权网络节点重要性评估的互信息方法

现有的复杂网络节点重要性评估研究主要集中在无向无权网络上,不能全面客观反映某些真实复杂网络的情况。针对无向加权和有向加权网络中评估指标适用范围有限、评估结果不够全面等问题,借鉴应用于无向无权网络的基于互信息的节点重要性评估方法,提出适用于无向加权网络和有向加权网络的互信息评估方法。该方法将网络中的每条边看作信息流,结合相应复杂网络的结构特点和"信息量"的定义方法,以求出的节点信息量作为节点的重要性评估指标。对实例网络进行分析可知,所提算法在保证评估准确性前提下,能更加细致刻画有向加权网络节点之间的差异性。在对ARPA网络的节点评估中,所提算法与以往指标所评估出的前5个最重要节点的节点编号尤其相近,凸显出该算法快速发掘核心节点的能力,为快速、准确评估无向加权和有向加权网络核心节点,提高网络抗毁性提供一定理论帮助。     

基于加权网络的僵尸网络传播模型研究

主要研究不同网络拓扑下的僵尸网络Botnet传播行为,重点研究基于两种加权网络下的僵尸网络传播特性。基于经典加权网络(BBV网络)的演化规则,在随机权重的基础上,提出随机增量的加权演化模型;通过模型仿真,发现基于随机加权的网络与其它两种网络拓扑下僵尸网络相比,表现出更强的健壮性,这与建模时的理论分析完全一致。仿真结果表明,与无标度网络下的传播模型相比,基于加权网络的传播模型更符合僵尸网络在实际网络中的传播特性。     

复杂攻击网络的概率可控性

计算机网络是当前规模最大,应用最广泛的复杂网络之一,如何提升网络安全评价的精准性,并推动其在大规模网络下的实用性是当前的研究热点。详细总结了攻击模型和脆弱性风险评估等方面的研究现状和进展,针对目前攻击图模型描述的粗粒度和局限性问题,细化攻击图节点至部件级,以有向加权图的直观形式刻画攻击步骤中部件之间的交互过程;同时通过严密的理论推演,得出了复杂攻击网络完全概率可控或者部分概率可控的准则条件,并论证了概率可控性与传统结构可控性的关系;分析结果及实例验证表明,若网络中存在着有效防御的节点,复杂网络仍可在遭受攻击破坏的情形下提供正常的服务功能,同时给出了防御节点选择及控制网络的具体方法。     

两层复杂网络的特性及其抗毁性分析

构建并分析两层复杂网络的特性及其抗毁性.试图寻找两层复杂网络中具有较优抗毁性网络模型的层间链接方式和层内链接方式.基于不同的层内(层间)链接算法构建三类两层复杂网络模型并对其拓扑指标进行分析;基于最大剩余连通分支粒度分析三类复杂网络的抗毁性;通过数值仿真刻画出了具有较优抗毁性的网络拓扑结构及其特性.结果显示:当层间链接概率pn趋于10-3时,三类两层复杂网络的度分布特性均保持单层复杂网络的特性;层间链接概率pn趋于10-1时,无标度算法生成的两层复杂网络逐渐失去无标度性;蓄意攻击和随机攻击策略之下,随机算法构建的两层复杂网络具有较优抗毁性;蓄意攻击策略之下,通过无标度算法和小世界算法构建的两层复杂网络的抗毁性与层间链接概率成正比.     

小世界网络模型下的无线传感器网络

复杂网络是具有复杂拓扑结构和动力学行为特征的大规模网络,无线传感器网络呈现出多种复杂网络特性,如多跳、自组织特性等,这表明可借助复杂网络理论研究无线传感器网络的拓扑结构和动力学特性。在无线传感器网络的复杂网络特征的基础上建立小世界网络模型。仿真表明小世界网络模型下的无线传感器网络符合小世界网络具备的性质。     

城市轨道交通网络特性与级联失效鲁棒性分析

为探讨城市轨道交通网络(U RT N)的网络特性及面对突发事件时的鲁棒性,提升运营效率,基于复杂网络理论,采用Space-L方法构建URTN拓扑结构,提出URTN站点重要性综合评价指标.建立URTN级联失效模型,设计级联失效仿真算法,通过网络效率和最大连通子图比例两项鲁棒性评价指标,定量分析不同攻击策略下U RT N级...     

基于神经网络的城市轨道交通短期客流预测研究

该文结合神经网络来研究城市轨道交通中短期客流预测问题。设计出了基于自回归神经网络的轨道交通客流预测模型、模型描述及其模型训练算法。通过matlab仿真实验来验证预测模型的性能,优于将最小二乘支持向量机与离散一维Daub4小波分析结合起来预测效果。     

基于图像识别技术的轨道交通缺陷检测研究

传统人工巡检轨道交通缺陷存在效率低、误差大等缺点,运用综合轨道检查车(CTIV)为检测平台,建立了一种车载式轨道交通图像识别智能巡检系统。利用CTIV采集连续轨道边界框图像建立数据集,在C++中使用应用程序开发框架(QT)设计了可视化数据标注的定制软件工具。通过全卷积网络(FCN)建立了多任务学习扩展网络架构,结合多个...     

复杂网络理论研究综述

当前,复杂网络已迅速形成了一门贯穿多领域的交叉性学科,其相关理论被应用于诸多领域.为了解复杂网络的研究现状,首先从复杂网络的定义与统计特性两个角度介绍了复杂网络的基本概念,然后列举了几种典型的复杂网络模型,以及在此基础上对其进行改进后所建立的模型并讨论其优缺点,围绕复杂网络结构特性与网络动力学两个方面进一步分析了当前复杂网络的研究现状并列举了近几年的研究成果,最后得出结论并对复杂网络未来的热点研究方向做出展望.     

基于改进卷积神经网络的铁轨伤损图像识别

铁轨探伤技术的可靠性关系到铁路运行的安全性。分析BP神经网络、卷积神经网络算法在图片识别中的优势,提出一种结合BP、卷积网络的新算法应用于铁轨伤损检测。改进算法利用卷积神经网络对铁轨样本进行特征提取,仅一次前向运算获得低维度铁轨图,再由BP神经网络对低维度铁轨图特征进行分类训练与测试。实验结果表明,改进算法在已训练好的模型测试中得到较好的误差收敛曲线与较高的测试精度,与BP算法、卷积算法相比,该算法训练时间更少,对铁轨伤损图片识别效果更好,在铁轨伤损检测方面有较好的应用前景。     

基于负载系数的轨道交通网络控制站点辨识

城市轨道交通客流量对轨道交通运行的效率与安全至关重要.利用客流信息,提出负载系数衡量网络负载情况,并作为轨道交通网络边的权重,建立轨道交通网络模型.运用复杂网络的可控性理论分析轨道交通网络的可控性问题,给出轨道交通网络控制节点的辨识方法,实现对城市轨道交通网络限流车站的控制.以北京地铁网络为实例建立携带负载系数的网络模型,对其控制节点的选取进行分析,结果表明现行常态化控制站点不能使网络完全可控,且选择的控制站点数量较多,成本较高,应用负载系数作为权重选择的限流站点不仅能够使网络完全能控选择的控制站点数量更少,成本较低,而且更多地分布于超载线路上,同时所提出方法可以有效找出控制站点,为实际限流车站的选取提供有效的参考.     

智轨电车列车网络控制系统设计与应用

列车网络控制管理系统是轨道交通车辆的智能控制和安全保障的核心部件。文章基于智轨电车的数据传输及控制需求,开发出符合列车实时以太网相关标准的智轨电车专用列车网络控制管理系统。文中概述了该系统的组成,介绍了针对智轨电车这一跨界创新交通工具所做的特性开发,包括双环网拓扑结构及实时以太网控制等,并对智轨电车网络控制系统的技术发展趋势进行了展望。     

分子算法在公交网络问题中的应用

分子生物计算是一门很有潜力的发展中学科。首次尝试将其用于解决公交网络问题。通过对公交网络问题的分析,巧妙地将该出行优化问题转化成一个赋权图问题,综合考虑道路长度、拥堵系数、换乘等因素,并结合自组装的思想对其进行建模。在此基础之上,以西安市局部公共交通网络图为例,给出了该分子计算模型的详细生化操作步骤,显示了分子生物计算的可行性及巨大的优越性。该算法大大降低了公交网络计算的复杂性,同时扩展了分子生物计算的研究领域。