1.本发明属于部队联合投送相关领域，具体涉及一种多节点投送网络的失效评估方法、系统及介质。
背景技术：
2.联合投送是军队依赖于可靠且高效的水空铁工运输网络，将人员、物资、设备等以快速便捷的方式运达目的地。其中，投送的各节点和枢纽带为联合投送网络中的重要组成成分，然而在信息战争的前提下，受敌方精确打击、恐怖袭击、恶劣天气、自然灾害等不确定因素的影响，联合投送运输网络中的不同节点和路径都有随机失效或遭到特定攻击中断等风险。因此在战区联合投送网络设计时就需要考虑到节点失效因素，通过优化节点选址和运输路线，并采取相关的管理策略以提高网络应对时效和中断事件的能力，是当前加强战区联合投送能力建设面临的一个重要课题。战区联合投送节点失效影响分析主要运用于战区指挥机构在制定联合投送计划，联合投送决策，联合投送组织，联合投送控制，联合投送协同等过程中，对作战的整体效果有显著的影响。科学有效的评价联合投送运输网络节点性能能够优化联合投送运输网络，对提高我军联合投送能力具有重大的理论和现实意义。
3.现有技术“考虑网络弹性的战略投送枢纽选址问题研究”中，在继承和借鉴现有枢纽选址和网络弹性研究成果基础上，以战略投送网络设计为研究对象，以提高网络弹性和效能为目标，考虑枢纽失效因素，应用多目标优化、随机模拟等方法，建立整数规划模型，研究战略投送枢纽选址策略和弹性管理措施等问题。从弹性视角建立能实现平战结合的双目标三层整数规划模型，并设计一种多目标禁忌搜索算法。从博弈论角度思考问题，对特定枢纽失效网络和随机枢纽失效网络分别建立双层整数规划模型和混合随机规划模型，对投送网络关键枢纽进行识别，为制定枢纽保护或抢修策略提供依据。
4.现有技术“联合投送背景下运输网络弹性研究”从运量弹性、时间弹性和费用弹性 3 个维度对联合投送运输网络弹性进行测度，从运输网络自身特性和弹性管理措施两个角度分析联合投送运输网络弹性的影响因素，模拟网络的不同失效模式并给出失效概率，以网络弹性指标作为目标函数，建立约束规划模型，研究网络应对不确定性因素和特定攻击的能力，从而为投送网络拓扑结构选择、枢纽选址以及运输方案选择提供定量参考。
5.作为联合投送节点失效影响分析的关键方法，国内外学者对联合作战的拓扑结构进行了不同程度的研究，由于一般的运输网络属于无标度网络，少数的节点拥有大量的连接，而大部分节点的连接很少，这种网络节点对随机失效不敏感，而对重要节点或边的选择攻击性则会造成联合投送节点严重失效。因此在考虑节点失效因素时，需要进行前处理，将对随机失效不敏感的落落节点进行剔除，进而可以快速准确的分析及提升部队联合投送的效能及失效影响。
技术实现要素：
6.基于以上问题，本发明的目的在于提供了一种多节点投送网络的失效评估方法、系统及介质。根据不同的联合投送任务，每个节点发挥的功能及效果不同，快速准确的分析及提升部队联合投送的效能及失效影响。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多节点投送网络的失效评估方法，包括以下步骤：步骤一、确定集结地s和目的地d，针对所述集结地s和目的地d之间的所有路径及节点v={v1,v2,
…
,vn}，建立投送节点网络；步骤二、筛选所述节点中失效节点并统计所述失效节点的数量nk，所述失效节点至少包括：无关节点、低度数枢纽节点、低机动方向节点和低效率前沿节点；步骤三、计算所述投送节点网络的节点失效比例，评估该投送节点网络是否成功。
8.优选地，所述无关节点的判断标准为：不存在任何一条完整路径经过该无关节点，所述完整路径为包含若干所述节点的自所述集结地至所述目的地的路径。
9.优选地，所述低度数枢纽节点的判断方式为：筛选所述节点中的枢纽节点vc={v
c1
,v
c2
,
…
,v
cm
}，计算所述枢纽节点的权重度数qi，若存在枢纽节点的qi＜0.5，则定义该枢纽节点为低度数枢纽节点。
10.优选地，所述权重度数的计算方式为：，其中m为枢纽节点的个数；qi为第i个枢纽节点的权重度数；di为所述第i个枢纽节点在所述投送节点网络中的节点度，所述节点度为该枢纽节点的直接连边数；p
gi
为第i个枢纽节点的控制运输量；p
fi
为第i个枢纽节点的控制运输时间；优选地，所述低机动方向节点的判断方法为：筛选所述节点中的方向节点vd={v
d1
,v
d2
,
…
,v
dk
}，判断该方向节点是否至少位于两条完整路径上，若不存在至少两条完整路径经过所述方向节点，则认定该方向节点为低机动方向节点。
11.优选地，所述方向节点位于枢纽节点与前沿节点之间。
12.优选地，所述低效率前沿节点的判定方法为：筛选所述节点中的前沿节点vf={v
f1
,v
f2
,
…
,v
ft
}，计算所述前沿节点到所述目标点之间的距离df={d
f1
,d
f2
,
…
,d
ft
}；若存在前沿节点v
fj
，使d
fj
＞1.5*min {d
f1
,d
f2
,
…
,d
ft
}，则定义该前沿节点v
fj
为低效率前沿节点。
13.优选地，所述失效比例的计算方法为：
；当20%≤≤50%时，则判定所述投送节点网络成功。
14.本发明还提供一种多节点投送网络的失效评估系统，包括存储器和处理器，所述存储器中包括一种多节点投送网络的失效评估方法程序，所述失效评估方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：确定集结地s和目的地d，针对所述集结地s和目的地d之间的所有路径及节点v={v1,v2,
…
,vn}，建立投送节点网络；筛选所述节点中失效节点并统计所述失效节点的数量nk，所述失效节点至少包括：无关节点、低度数枢纽节点、低机动方向节点和低效率前沿节点；计算所述投送节点网络的节点失效比例，评估该投送节点网络是否成功。
15.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种多节点投送网络的失效评估方法程序，所述失效评估方法程序被处理器执行时，实现上述任一项所述的一种多节点投送网络的失效评估方法的步骤。
16.与现有技术相比，本发明有以下优势：本发明的一种多节点投送网络的失效评估方法与现有技术相比较，该方法预先对现有的网络节点进行划分，划分为枢纽节点、方向节点和前沿节点，并且针对不同节点对于整个投送线路的影响程度及涉及的投送线路的数量，进一步将其筛选所述节点中失效节点并统计所述失效节点的数量nk，所述失效节点至少包括：无关节点、低度数枢纽节点、低机动方向节点和低效率前沿节点；可以快速准确地分析及提升部队联合投送的效能及失效影响。根据本方法可以快速剔除对随机失效不敏感的网络节点，而保留重要节点，便于后续科学有效的评价联合投送运输网络节点性能，优化联合投送运输网络。
附图说明
17.图1为本发明技术方案基于图论的联合投送失效影响分析方法流程图；图2为本发明技术方案中联合投送节点拓扑图；图3为本发明技术方案确定联合投送的网络节点后的联合投送节点拓扑图；图4为本发明技术方案中最终联合投送节点拓扑图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
19.实施例1本发明提供一种多节点投送网络的失效评估方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：步骤一、确定集结地s和目的地d，针对所述集结地s和目的地d之间的所有路径及节点v={v1,v2,
…
,vn}，建立投送节点网络；其中依据系统的稳健性、反应能力、灵活性及适
应性确定联合投送节点网络拓扑结构数据，网络拓扑结构包括各类运输通道及任务地之间的关系，具体的，路径选择中，人员或者物资从集结地s经过不同的水、公、铁、空运输方式经过不同的网络节点到达目的地d。
20.步骤二、筛选所述节点中失效节点并统计所述失效节点的数量nk，所述失效节点至少包括：无关节点、低度数枢纽节点、低机动方向节点和低效率前沿节点；其中，无关节点的判断标准为：不存在任何一条完整路径经过该无关节点，所述完整路径为包含若干所述节点的自所述集结地至所述目的地的路径。
21.所述低度数枢纽节点的判断方式为：筛选所述节点中的枢纽节点vc={v
c1
,v
c2
,
…
,v
cm
}，再计算所述枢纽节点的权重度数qi，若存在枢纽节点的qi＜0.5，则定义该枢纽节点为低度数枢纽节点。
22.投送网络中的枢纽节点通常位于联合投送战略的心脏，具有良好的交通便利性，能够运用多种交通条件，为不同方向的作战任务提供强大的投送保障，战前或者战时，整个联合投送网络处于大量的交通需求涌入，造成交通严重拥堵，或者在恶劣天气影响下，受此枢纽节点影响的整个投送线路处于低水平运行状态，因此枢纽节点反映了该节点的整个网络中局部重要程度，在于权重度数，具体指与该节点所连边的数目，度数越大说明该节点与其余节点联系越多；所述权重度数的计算方式为：，其中m为枢纽节点的个数；qi为第i个枢纽节点的权重度数；di为所述第i个枢纽节点在所述投送节点网络中的节点度，所述节点度为该枢纽节点的直接连边数；p
gi
为第i个枢纽节点的控制运输量；p
fi
为第i个枢纽节点的控制运输时间；在此基础上，获得低度数枢纽节点的数量。
23.所述低机动方向节点的判断方法为：筛选所述节点中的方向节点vd={v
d1
,v
d2
,
…
,v
dk
}，判断该方向节点是否至少位于两条完整路径上，若不存在至少两条完整路径经过所述方向节点，则认定该方向节点为低机动方向节点。其中方向节点需要满足该方向人员及物资转运的基本需求，应当具有良好的衔接转运功能，方向节点应存在于枢纽节点与前沿节点之间或者集结地与目的地之间，方向节点内应当具备一定数量的迂回线路替代方式。因此，当方向节点所在的完整路径的方向个数小于2时，视为低机动方向节点。在此基础上，获得低机动方向节点的数量。
24.所述低效率前沿节点的判定方法为：筛选所述节点中的前沿节点vf={v
f1
,v
f2
,
…
,v
ft
}，计算所述前沿节点到所述目标点之间的距离df={d
f1
,d
f2
,
…
,d
ft
}；若存在前沿节点v
fj
，使d
fj
＞1.5*min {d
f1
,d
f2
,
…
,d
ft
}，则定义该前沿节点v
fj
为低效率前沿节点。
25.前沿节点是预防阵地最前面的边沿，是距离一线最近的节点，必须满足物资或者人员在战场前或者战时转运伤员的需求，应当具有灵活的战术转运能力，定义投送目的地与其最接近的节点之间的距离与前沿投送最短距离，当前沿节点距离投送目的地之间距离超过所述前沿投送最短距离的1.5倍时，视为低效率前沿节点。
26.步骤三、计算所述投送节点网络的节点失效比例，评估该投送节点网络是否成功。其中失效比例的计算方法为：；当20%≤≤50%时，则判定所述投送节点网络成功。
27.由此可见，在进行联合投送计划之前，应该尽可的考虑到节点应对不确定因素和特定攻击的能力，应考虑到自然因素及人为因素等各个方面的原因，使得联合投送的有效率得到明显的提升。
28.实施例2本实施例具体描述本发明所提出的一种多节点投送网络的失效评估方法，将该试下评估方法应用于部队联合投送计划。
29.所述失效评估方法包括如下步骤：步骤一：确定联合投送节点拓扑图依据系统的稳健性、反应能力、灵活性及适应性确定联合投送节点网络拓扑结构数据，网络拓扑结构包括各类运输通道及任务地之间的关系，如图3所示，其中人员或者物资从集结地（staging ground）经过不同的水、公、铁、空运输方式经过不同的网络节点到达目的地（destination）。
30.步骤2：筛选所述节点中失效节点并统计所述失效节点的数量nk，所述失效节点至少包括：无关节点、低度数枢纽节点、低机动方向节点和低效率前沿节点；选取投送节点失效影响进行评估分析，设定某次军事活动初始的联合投送节点拓扑图如附图3所示，其中联合投送的相关节点共有10个，其中枢纽节点有4个（编号1-4），方向节点3个（编号5-7），前沿节点3个（编号8-10），另外两个附属节点（编号11-12），即联合投送的相关网络节点nk=12。
31.根据投送节点拓扑图可知，节点11及节点12因为交通或者其他原因不能与其他节点构成完整的投送路径，是属于失效节点，所以无关节点的数量为2，将无关节点11、12进行剔除。
32.编号1-4为枢纽节点有4个，枢纽节点在于权重度数指与该节点所连边的数目，反映了该节点的整个网络中局部重要程度，度数越大说明该节点与其余节点联系越多；所述枢纽节点的权重度数的判断方式为：
，其中m为枢纽节点的个数；qi为第i个枢纽节点的权重度数；di为所述第i个枢纽节点在所述投送节点网络中的节点度，所述节点度为该枢纽节点的直接连边数；p
gi
为第i个枢纽节点的控制运输量；p
fi
为第i个枢纽节点的控制运输时间；低度数枢纽节点的判断标准为：低度数枢纽节点受到影响后，该枢纽节点的权重度数小于0.5 则视为低度数枢纽节点。根据权重计算公式得到枢纽节点2的权重度数为0，在此条件下，枢纽节点2在由于某些不可控因素不能到达目的地，剔除联合投送中的低度数枢纽节点2，因此低度数枢纽节点的数量为1。
33.方向节点所在的备用投送路线输入方向个数小于2时，视为低机动方向节点。在此条件下剔除联合投送中的低机动方向节点。由于方向节点6在运输过程中属于冗余节点，故剔除枢纽节点6，即低机动方向节点的数量为1。
34.当前沿节点距离投送目的地之间距离超过所述前沿投送最短距离的1.5倍时，视为低效率前沿节点，在此条件下剔除联合投送中的低效率前沿节点。如附图3和附图4所示。由于前沿节点10不能到达目的地，故伤员等不能从前站撤出，所以剔除前沿节点10，即低效率前沿节点的数量为1。
35.经过筛选剔除之后的投送节点网络如附图4所示。
36.步骤3、根据投送任务，得到联合投送拓扑结构图。联合投送拓扑结构中失效节点数nk及失效比例；联合投送失效节点nk及失效比例的具体计算公式如下：其中nk=2+1+1+1=5；；评估联合投送节点失效影响，当失效比例在20%-50%之间时，此次联合投送网络节点设置视为成功的联合投送节点分布。由于本实施例中为41.7%，落入范围之内，则本实施例中的联合投送网络节点设置为成功的联合投送节点分布。
37.实施例3还提供一种多节点投送网络的失效评估系统，包括存储器和处理器，所述存储器中包括一种多节点投送网络的失效评估方法程序，所述失效评估方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：步骤一、确定集结地s和目的地d，针对所述集结地s和目的地d之间的所有路径及节点v={v1,v2,
…
,vn}，建立投送节点网络；其中依据系统的稳健性、反应能力、灵活性及适应性确定联合投送节点网络拓扑结构数据，网络拓扑结构包括各类运输通道及任务地之间
的关系，具体的，路径选择中，人员或者物资从集结地s经过不同的水、公、铁、空运输方式经过不同的网络节点到达目的地d。
38.步骤二、筛选所述节点中失效节点并统计所述失效节点的数量nk，所述失效节点至少包括：无关节点、低度数枢纽节点、低机动方向节点和低效率前沿节点；其中，无关节点的判断标准为：不存在任何一条完整路径经过该无关节点，所述完整路径为包含若干所述节点的自所述集结地至所述目的地的路径。
39.所述低度数枢纽节点的判断方式为：筛选所述节点中的枢纽节点vc={v
c1
,v
c2
,
…
,v
cm
}，再计算所述枢纽节点的权重度数qi，若存在枢纽节点的qi＜0.5，则定义该枢纽节点为低度数枢纽节点。
40.投送网络中的枢纽节点通常位于联合投送战略的心脏，具有良好的交通便利性，能够运用多种交通条件，为不同方向的作战任务提供强大的投送保障，战前或者战时，整个联合投送网络处于大量的交通需求涌入，造成交通严重拥堵，或者在恶劣天气影响下，受此枢纽节点影响的整个投送线路处于低水平运行状态，因此枢纽节点反映了该节点的整个网络中局部重要程度，在于权重度数，具体指与该节点所连边的数目，度数越大说明该节点与其余节点联系越多；所述权重度数的计算方式为：，其中m为枢纽节点的个数；qi为第i个枢纽节点的权重度数；di为所述第i个枢纽节点在所述投送节点网络中的节点度，所述节点度为该枢纽节点的直接连边数；p
gi
为第i个枢纽节点的控制运输量；p
fi
为第i个枢纽节点的控制运输时间；在此基础上，获得低度数枢纽节点的数量。
41.所述低机动方向节点的判断方法为：筛选所述节点中的方向节点vd={v
d1
,v
d2
,
…
,v
dk
}，判断该方向节点是否至少位于两条完整路径上，若不存在至少两条完整路径经过所述方向节点，则认定该方向节点为低机动方向节点。其中方向节点需要满足该方向人员及物资转运的基本需求，应当具有良好的衔接转运功能，方向节点应存在于枢纽节点与前沿节点之间或者集结地与目的地之间，方向节点内应当具备一定数量的迂回线路替代方式。因此，当方向节点所在的完整路径的方向个数小于2时，视为低机动方向节点。在此基础上，获得低机动方向节点的数量。
42.所述低效率前沿节点的判定方法为：筛选所述节点中的前沿节点vf={v
f1
,v
f2
,
…
,v
ft
}，计算所述前沿节点到所述目标点之间的距离df={d
f1
,d
f2
,
…
,d
ft
}；若存在前沿节点v
fj
，使d
fj
＞1.5*min {d
f1
,d
f2
,
…
,d
ft
}，则定义该前沿节点v
fj
为低效率前沿节点。
43.前沿节点是预防阵地最前面的边沿，是距离一线最近的节点，必须满足物资或者
人员在战场前或者战时转运伤员的需求，应当具有灵活的战术转运能力，定义投送目的地与其最接近的节点之间的距离与前沿投送最短距离，当前沿节点距离投送目的地之间距离超过所述前沿投送最短距离的1.5倍时，视为低效率前沿节点。
44.步骤三、计算所述投送节点网络的节点失效比例，评估该投送节点网络是否成功。其中失效比例的计算方法为：；当20%≤≤50%时，则判定所述投送节点网络成功。
45.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种多节点投送网络的失效评估方法程序，所述失效评估方法程序被处理器执行时，实现上述所述的一种多节点投送网络的失效评估方法的步骤。
46.以上仅为本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。