免费论文：基于主从决策的关键设施防御策略研究

随着经济的飞速发展和科技进步，我国的基础设施系统如电力、水利系统，交通、通信网络等，其规模越发庞大，结构越发复杂，少数关键部位的失效即可能严重阻碍系统运行，进而影响到人们的日常生活，甚至国家和社会安定。面对高技术空袭、恐怖袭击、洪涝灾害等安全隐患，如何利用有限的防御资源，选择复杂系统中的关键部分进行防范成为重要的研究课题。本文以主从决策为理论框架，对反空袭反恐怖袭击背景下的关键设施优化防御决策问题进行了研究。已有经典关键设施防御模型建立在较为理想化的条件下，假设对于节点的防御或攻击都一定能成功，仅讨论了单个攻击者的情况，并且不考虑设施容量限制对防御决策结果可能产生的影响。针对这些不足，本文从三个角度对经典关键设施防御问题进行了拓展：首先，本文引入了防御效果不确定性，通过建立关键设施概率防御主从决策模型，实现了根据设施重要性程度来相应决定分配防御量多少的策略，并设计一种基于贪心搜索的迭代方法对模型进行求解。仿真实验结果表明，最优设施防御策略会随着防御成功率的变化而发生变化，证明了引入防御效果不确定性的必要性以及求解算法的有效性。其次，本文将关键设施防御问题扩展到多攻击者情境下进行研究，建立多攻击者-关键设施概率防御模型，分析单攻击者和多攻击者情境下防御策略的异同和转化。在此基础上，本文探讨了一种更为复杂的多机协同任务规划问题，建立多机协同多目标分配-关键设施中断模型，并设计上、下层交替进化的遗传算法对模型进行有效求解。随后，本文研究了设施容量限制因素对设施优化防御决策结果的影响，建立设施容量受限-关键设施防御决策模型，根据问题特点设计启发式规则，进而采用一种二叉树搜索算法求解模型，通过仿真实验分析和验证了最优防御策略随着设施容量裕度的变化关系。最后，基于上述三个方面的研究，本文设计并开发了关键设施攻防策略仿真原型系统，实现系统遭受破坏前后、不同参数设定下防御和攻击策略的直观显示和比较，可用于辅助真实复杂系统的优化防御策略制定。

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