复杂电磁环境下电子信息网络的渗流与鲁棒性研究

发布时间：2018-11-19 22:28

【摘要】：复杂电磁环境是战场电磁环境复杂化在空域、时域、频域和能量域上的表现形式。它具有如下特点:空间范围广阔、时间随机分布、频率拥挤重叠、能量分布不均。信息时代,复杂电磁环境对电子信息系统产生了严重的影响,表现在多种电磁环境要素同时作用于电子信息系统的“非线性叠加效应”和电磁环境要素在电子信息系统信息链路环节的“非线性传递效应”。本文将复杂电磁环境下的电子信息系统当作一个复杂系统,运用网络科学的方法将复杂电磁环境下的电子信息系统抽象成为一个复杂网络,基于随机图渗流理论的研究方法,研究了复杂电磁环境下电子信息网络的渗流与鲁棒性。本文的研究内容主要包括如下几个方面:1.将复杂电磁环境作用于电子信息系统的“非线性叠加效应”抽象成为一个分段线性权函数下面的加边规则,研究了分段线性权函数(含有一个参数?)下的网络渗流行为。当?的取值从1下降到0时,渗流相变能够从连续变化到多重不连续和强不连续。当?=1时,渗流模型变成经典的Erd?s-Rényi(ER)随机图模型,渗流过程在相变点0.5处产生一个连续相变。当?=0时,几乎是在加边过程的最后一步两个线性分支合并引起序参量的最大跳跃,渗流过程产生一个强不连续相变。当?≠0或1时,仅仅当尺寸不小于N?(N为系统尺寸)的两个分支合并才会导致尺寸不小于N?的分支归一化占据概率pr(L)的下降。当?=1/3时,pr(L)在尾部呈现出很多振荡,表明渗流过程产生了一个多重不连续相变。最后,数值模拟研究了三种典型不同渗流相变过程中不同序参量的持续时间分布特征。2.将复杂电磁环境作用于电子信息系统的“非线性叠加效应”抽象成为非线性权函数下面的加边规则,研究了一个非线性函数下网络的渗流行为和幂函数下静态网络与增长网络的渗流行为。对于非线性函数(含有一个参数?)下的网络渗流行为,当?=1/N时,渗流过程在相变点0.5处产生了一个类似于ER模型的连续相变;当?=1时,渗流过程在相变点1处产生了一个强不连续相变;当?=N-1/2时,渗流过程产生了一个多重不连续相变。对于幂函数下(幂指数为?)的静态网络的渗流行为,通过改变?的取值,渗流相变能够从连续变化到强不连续,表明渗流过程存在一个关于参数?的三相点?0,当??0时,渗流相变是强不连续的,然而当??0时,渗流相变是连续的。有限标度分析得到了?0=0,并且?0=0时的渗流过程产生一个强不连续相变。对比于幂函数下的静态网络中的弱不连续相变,增长网络产生一个光滑的连续相变,然而对于幂函数下的静态网络中的强不连续相变,增长网络仍然产生强不连续相变。3.将复杂电磁环境下多要素的组合作用于电子信息系统的“非线性叠加效应”抽象成为混合规则作用于网络上的加边规则,研究了随机混合规则和两阶段混合规则下网络的渗流行为。在随机混合ER规则和最小分支合并规则下的网络渗流模型中,ER规则选边的比例为q,当q的取值从1变化到0时,渗流相变能够从连续变化到强不连续,表明渗流过程存在一个关于参数q的三相点qc。基于渗流过程中每个存在分支的最后消亡时刻分布,数值模拟估计了三相点qc的范围为(0.2,0.25)。考虑到现实世界的网络从N个孤立点开始按照某个规则演化,另外的规则对其进行干预的时间点是随机的,通过将干预时间点进行参数化,研究了PR规则干预ER规则下的网络渗流性质和ER规则干预PR规则下的网络渗流性质。4.将复杂电磁环境作用于电子信息系统信息链路环节的“非线性传递效应”抽象成为相互依赖网络的级联失效模型,并基于相互依赖网络的内部通常都具有相似性,研究了相似程度对内部相似的相互依赖网络渗流行为的影响,结果表明当相互依赖的网络的内部越相似,相互依赖网络的鲁棒性越强。考虑到很多相互依赖的网络之间的依赖关系并不是随机的,进一步研究了非随机依赖关系对内部完全相似的相互依赖网络渗流行为的影响。结果表明,当两个网络度数越接近的节点之间建立依赖关系时,网络的鲁棒性越强,反之越弱。
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【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O157.5

【参考文献】