战术MANET监测与分析关键技术研究

来源 :国防科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nidayedejb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
战术移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)是在战场环境下由一组自治的设备或者节点组成的即时性网络,具有不依赖基础设施、易部署、无中心、自组织、高动态等特点。对战术MANET进行节点、网络属性的监测与分析在网络安全性分析与对抗等领域具有重要支撑作用。传统的网络可接入、信息内容可解析条件下的监测分析技术必须以接入和解密为前提,应用场景受到极大限制特别是主动式探测式监测分析技术,存在探测流量大,影响网络运行性能等问题,难以适用于对网络负载敏感及非协作监测等场景。本文围绕不接入目标网络、不解析信息内容条件下的战术MANET非协作、被动式监测与分析问题,重点从节点定位、拓扑推断、骨干网识别和关键节点识别四个方面对监测分析关键技术进行了研究。(1)节点定位针对传统定位手段侦测范围有限,难以定位区域内所有战术MANET通信节点的问题,提出了通过播撒传感器作为监测节点实现对特定区域内战术MANET节点定位的解决方案。首先基于MDS-MAP(P)算法完成监测节点相互之间的协作式定位,然后根据监测节点对目标节点信号的感知结果构建映射区域,最后使用本文提出的基于斐波那契散枝搜索(Fibonacci Branch Search,FBS)的定位方法寻求映射区域内适应度值最优的搜索点,确定搜索点坐标,完成目标节点定位。实验结果表明,与同类方法相比,该方法具有更高的定位精度。(2)拓扑推断在目标节点位置信息已获取的基础上,根据能否监测到目标节点的信号信息(信号发送时刻和信号持续时长),研究了不同条件下的拓扑推断方法。(1)对于信号信息可获取的情况,提出了基于帧间隔特征(Interframe Space Feature,IFSF)分析的拓扑推断方法。首先提取带标签数据帧间隔统计量为特征,然后采用K最近邻(K-Nearest Neighbor,KNN)算法实现拓扑推断。实验结果表明,该方法的推断准确率明显高于同类方法;(2)对于无法获取信号信息的情况,提出了基于关键传输距离(Crtical Transmitting Range,CTR)分析的拓扑推断方法。首先根据网络的连通率计算CTR,然后根据CTR实现拓扑推断。实验结果表明,该方法能近实时地完成拓扑推断,可以有效应对拓扑的动态变化。(3)骨干网识别在网络拓扑推断结果的基础上,针对网络拓扑变化的实时性,研究了不同情况下的骨干网识别方法。(1)针对拓扑变化较慢的准静态场景,提出了基于拓扑势和统一连通支配集(Topological Potential-Unifying Connected Dominating Set,TP-UCDS)的骨干网识别方法。首先求取节点的拓扑势作为静态支配因子,然后根据统一连通支配集的相关规则完成骨干网的识别。实验结果表明,该方法识别出的骨干网能够有效覆盖不同条件下(指标不同或骨干网构建方法不同)构建的骨干网;(2)针对拓扑变化较快的高动态场景,提出了基于动态支配因子和统一连通支配集(Dynamic Dominating Factor-Unifying Connected Dominating Set,DDF-UCDS)的骨干网识别方法。首先通过时间窗口结合衰减系数融合不同时刻节点的静态支配因子获取动态支配因子,然后结合统一连通支配集实现骨干网动态识别。实验结果表明,该方法不仅可以有效识别出战术MANET处于群组移动状态时网络中相对稳定的骨干网,而且识别出的骨干网具有更长的生命周期,能够有效应对战术MANET拓扑的动态变化。(4)关键节点识别在骨干网识别的基础上,针对不同的网络毁瘫机理,研究了不同视角下的关键节点识别方法。(1)从网络割裂的角度提出了基于图信号处理(Graph Signal Processing,GSP)的关键节点识别方法。首先对候选节点集进行图信号分析,然后利用图信号的平滑性完成节点的分组,最后求取不同组节点间链路中断的最小点割集作为识别结果。实验结果表明,在移除相同数量节点的情况下,该方法识别出的关键节点被移除后对网络效能的破坏程度明显大于其他方法;(2)从级联失效的角度提出了基于差异化负载均衡(Differential Load Balancing,DLB)的关键节点识别方法。首先构建差异化负载-容量模型,然后以级联潜力为衡量指标初步筛选关键节点,最后结合和声搜索算法完成识别结果的优化。实验结果表明,在既定破坏效果约束下,该方法推荐的移除节点数量少于其他方法。
其他文献
磁场生物效应源自生命体中的磁敏感粒子与磁场的相互作用。水是生命体大量必需的小偶极分子,是机体结构和功能的基本要素。卟啉是生命体中独特的共轭大环分子,具有特殊的功能。水和卟啉都是生命体中重要的磁敏感化合物。虽然水的磁场效应已有研究,但机制的探讨和解释较少,强磁场方面的研究缺乏。卟啉类化合物具有很强的磁各向异性,但磁场的相关研究缺乏。研究强磁场对水和卟啉等重要磁敏感化合物的作用,有利于从本质上理解和探
学位
地球物理系统是一个非线性、非高斯系统,为了通过地球系统模式获得准确的状态预报必须满足两个条件:一是准确的模式初始值,二是准确的物理规律。资料同化技术能够提高模式初始值的质量,但目前广泛应用的业务资料同化方法——变分方法或集合卡尔曼滤波方法都具有线性(弱非线性)、高斯假设,且只能提供概率密度函数的一阶矩或二阶矩信息,无法满足真实地球物理系统的需求。本文主要关注非线性、非高斯资料同化方法——粒子滤波方
学位
用以支撑战场信息传输的战场无线网络使得现代战场的作战范围空前扩大、作战效率显著提高,推动了以信息化为核心的新军事变革的不断发展,使得战争“迷雾”效应越发明显,实现对战场无线网络态势的有效感知能够为指挥员提供辅助决策支撑,对掌握信息化战争主动权起到决定性作用。信息化战争的不断发展使得战场数据对第三方呈现出海量、复杂和自然失真等特点,这给战场无线网络态势感知带来极大挑战。本文以矩阵补全理论和张量补全理
学位
强化学习(Reinforcement Learning,RL)已成为人工智能领域备受关注的一类方法,然而,从白板状态开始通过试错方式不断学习的机制使其在大规模决策问题中容易出现学习过程漫长、难以获得可行解等问题。迁移学习(Transfer Learning,TL)通过对简单源任务中已学过的知识进行重用,能够改善目标任务中强化学习的性能。因此,本文针对强化学习框架下的迁移学习方法进行研究,提出了三种
学位
光学对地观测卫星是从太空获取地球表面图像信息数据的重要平台,具有成像时间长、覆盖范围广、不受地域国界限制等优势,在自然灾害监测、气候监测、军事态势侦察等领域发挥着举足轻重的作用。随着经济发展和科学进步,越来越多的成像任务需求涌现出来。如何利用有限的卫星资源,合理规划任务需求,完成任务调度,最大化成像卫星的使用效能,是一个非常值得研究的课题。作为新一代光学对地观测卫星,敏捷对地观测卫星具有多个自由度
学位
长期以来,粒子加速和辐射研究不断推动着科学的进步,时至今日超过半数的诺贝尔物理学奖都与粒子加速及其应用有关。传统粒子加速器硕大的体积、昂贵的造价,已经接近经济和技术的极限,因而加速器的应用与推广受到了极大限制。为此,研究人员不断探索新型高效的粒子加速技术,以实现桌面化的小型粒子加速器。与传统粒子加速相比,强激光粒子加速有着以下显著优点:加速梯度大(一般高于传统加速器3个量级以上),产生的离子束脉冲
学位
传统机器学习的一个基本假设是测试数据与训练数据服从相同的分布,然而这一假设往往在实际应用场景中因过于严格而难以成立。近来,以深度学习为代表的机器学习方法在各领域都取得了长足进展,然而人们认为机器学习模型优异的性能依赖于大量的标注数据,而对数据进行标注通常是耗时、费力和代价昂贵的。迁移学习放宽了传统机器学习的基本假设,因而能够利用某些领域(源域)已有的标注数据辅助解决新的领域(目标域)中的应用问题,
学位
电控固体推进剂(Electrically Controlled Solid Propellant,ECSP)是近年来发展的一种新型固体推进剂,在外加电压或电流作用下可实现多次重复点火和燃速的实时调控。基于电控固体推进剂的固体火箭发动机结构简单,无点火器和活动部件,既可以长时连续工作,也可以短时脉冲工作,比传统固体火箭发动机表现出更高的机动性和灵活性,是未来弹箭武器主动力和姿轨控发动机的理想动力装置
学位
星载合成孔径雷达(SAR)层析技术,利用同一目标的多角度相干测量,在高度向上形成合成孔径,从而实现对观测目标的立体三维成像。由于具有高度向分辨率,SAR层析成像能够分辨出叠掩在同一像元内的多个散射元目标,为叠掩目标分辨提供了一种有效的技术途径,是雷达成像领域未来重要的发展方向。目前,星载SAR层析成像技术被广泛应用于军事侦察、地球遥感等多个领域。本文围绕星载SAR层析技术在城区三维成像应用中面临的
学位
电离层是地球高层大气中被电离的部分,其中的带电粒子足以影响电磁波的传播,将导致相位超前、群延迟、色散、法拉第旋转(Faraday Rotation,FR)以及幅相闪烁等效应,势必会对星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)造成一定程度的影响。随着工作频率下降、带宽以及合成孔径时间增大,星载SAR的成像性能将更容易受到电离层效应的影响。因此,对于低波段星载SAR、
学位