一种基于图论的交通网破坏分析方法及系统与流程

本发明涉及航空电子，尤其是一种基于图论的交通网破坏分析方法及系统。

背景技术：

1、交通网指的是陆路交通、水路交通、空中交通的总称，它是居民点之间的连接纽带。交通网的正常运行对于国家的人员运输、后勤补给等起着重要作用。切断交通网是指采用特殊渠道，破坏交通网中的一条或多条线路，使得交通网分割为两个或者多个小的局域网，从而破坏局域网之间的信息互通和运输补给。在越南战争中，美国通过对胡志明小道的不间断轰炸导致越南的南、北交通线补给中断，从而迅速占领战局优势。因此对本国交通网的安全防护，以及敌对国的交通网破坏策略分析，对一个国家至关重要。目前尚没有较好的交通网破坏分析方法。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种计算速度快、效率高的基于图论的交通网破坏分析方法及系统。

2、技术方案：本发明所述的基于图论的交通网破坏分析方法，包括如下步骤：

3、根据城市及城市间的交通路线信息构建初始交通网格；

4、根据城市间的交通路线的重要性确定该交通路线的权重系数；

5、根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图；

6、以破坏交通路线的权重系数最小且破坏后城市数量均衡为目标函数，采用多重循环二分法计算破坏交通网的最优策略。

7、进一步地，所述根据城市间的交通路线的破坏难度确定该交通路线的权重系数包括：

8、第 j条交通线路的权重系数为 p j = l j / t ；

9、其中 l j为第 j条交通线路的重要性， t为所有交通线路的重要性之和。

10、进一步地，所述根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图包括：

11、若存在至少两条交通路线两端的城市坐标相同，则两个城市之间存在多条交通路线。

12、进一步地，所述根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图包括：

13、若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线为一条新的交通路线；将该多条交通路线的权重系数相加作为所述新的交通路线的权重系数，将该多条交通路线中的最小序号作为所述新的交通路线的序号；更新所述初始交通网格的交通路线序号及权重系数。

14、进一步地，所述以破坏交通路线代价最小且破坏后城市数量均衡为目标函数，采用多重循环二分法计算破坏交通网的最优策略包括：

15、设置交通网络图的目标分区数为2，目标函数为：且；其中， v 1为分区1内的城市节点总数， v 2为分区2内的城市节点总数，k为被破坏的交通线路的数量，为第 i条被破坏的交通线路在交通网络图中的序号；为第条交通路线的权重系数；

16、采用多重循环二分迭代法对交通网络图进行稀疏、分区和聚合，得到破坏交通网的最优策略。

17、进一步地，所述根据城市及城市间的交通路线信息构建初始交通网格包括：

18、根据城市的坐标将所有城市映射到二维坐标系；

19、根据城市间的交通路线信息，将对应的起点城市和终点城市连线，得到初始交通网格。

20、进一步地，所述根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图包括：

21、将城市作为节点v，城市间的交通路线作为边e，建立交通网络图g（v , e）；

22、记录节点权重、与该节点相邻的所有节点、与该节点相邻的所有节点的连接边权重，形成交通图网络文件。

23、本发明所述的基于图论的交通网破坏分析系统，包括：

24、初始交通网络构建单元，用于根据城市及城市间的交通路线信息构建初始交通网格；

25、交通网络图构建单元，用于根据城市间的交通路线的重要性确定该交通路线的权重系数；根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图；

26、破坏策略计算单元，用于以破坏交通路线的权重系数最小为目标函数，采用多重循环二分法计算破坏交通网的最优策略。

27、本发明所述的电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现所述的基于图论的交通网破坏分析方法。

28、本发明所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于图论的交通网破坏分析方法。

29、有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：（1）本发明通过对城市交通网中的城市节点、交通路线边进行数字表达，将城市交通网转化为交通网格及交通网络图，通过图切割方法对交通网络图进行破坏分析计算；（2）本发明采用高效的多重循环二分法对城市交通网络图进行交通线分割，以达到交通线破坏成本最低的目标。该方法计算效率高，能够快速计算得到满足要求的城市交通网破坏解。

技术特征：

1.一种基于图论的交通网破坏分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于图论的交通网破坏分析方法，其特征在于，所述根据城市间的交通路线的破坏难度确定该交通路线的权重系数包括：

3.根据权利要求1所述的基于图论的交通网破坏分析方法，其特征在于，所述根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图包括：

4.根据权利要求1所述的基于图论的交通网破坏分析方法，其特征在于，所述根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图包括：

5.根据权利要求1所述的基于图论的交通网破坏分析方法，其特征在于，所述以破坏交通路线代价最小且破坏后城市数量均衡为目标函数，采用多重循环二分法计算破坏交通网的最优策略包括：

6.根据权利要求1所述的基于图论的交通网破坏分析方法，其特征在于，所述根据城市及城市间的交通路线信息构建初始交通网格包括：

7.根据权利要求1所述的基于图论的交通网破坏分析方法，其特征在于，所述根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图包括：

8.一种基于图论的交通网破坏分析系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-7任一项所述的基于图论的交通网破坏分析方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7任一项所述的基于图论的交通网破坏分析方法。

技术总结本发明公开了一种基于图论的交通网破坏分析方法及系统，该方法首先根据城市及城市间的交通路线信息构建初始交通网格，其次根据城市间的交通路线的重要性确定该交通路线的权重系数；然后根据所述初始交通网格及所述交通路线的权重系数，构建交通网络图，若两个城市之间存在多条交通路线，则合并该多条交通路线，并更新所述交通网络图；最后以破坏交通路线的权重系数最小且破坏后城市数量均衡为目标函数，采用多重循环二分法计算破坏交通网的最优策略；将城市交通网转化为交通网格及交通网络图，通过图切割方法对交通网络图进行破坏分析计算；采用高效的多重循环二分法对城市交通网络图进行交通线分割，以达到交通线破坏成本最低的目标。技术研发人员：秦望龙,张臻,陈平,周小健,钱海力,刘冠邦,赵晓莲,黄周弟,张跞受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十八研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/2