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申请/专利权人：广州大学

摘要：本发明涉及水下无线传感通讯网络技术领域，且公开了一种智慧渔业水声传感网络中恶意软件传播最优控制方法，其包括如下步骤：构建基于SIS传染病模型下的AUV、UWSNs协同系统的智慧渔业无线传感网络节点状态图；根据状态转换图求得相应的微分方程表达式；建立以智慧渔业无线网络中，恶意软件治疗的成本代价为优化对象的的目标函数；根据目标函数和约束条件确立哈密顿函数；基于庞德里亚金极大值原理并根据哈密顿函数求解满足协态变量和横截条件的最优控制结果。本发明基于SIS传染病模型，根据水下无线传感网络的数据采集原理，在传染病模型上引入了对应的时滞项以及AUV的协同对恶意软件的传播影响，最终求得最优控制的方案。

主权项：1.一种智慧渔业水声传感网络中恶意软件传播最优控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：构建基于SIS传染病模型下的AUV、UWSNs协同系统的智慧渔业无线传感网络节点状态图；S2：根据状态转换图求得相应的微分方程表达式；S3：建立以智慧渔业无线网络中，恶意软件治疗的成本代价为优化对象的的目标函数；S4：根据目标函数和约束条件确立哈密顿函数；S5：基于庞德里亚金极大值原理并根据哈密顿函数求解满足协态变量和横截条件的最优控制结果；其中，所述步骤S1中所有节点具有以下关系：，；其中，所述步骤S1中的节点含义如下： ：AUV中易感节点数量占比，其为正常采集UWSNs节点数据的AUV水下潜航器节点占水下网络中所有AUV总量的比例，其与携带恶意软件的AUV感染节点、水下无线传感网UWSNs的的通信或数据交换中存在感染恶意软件的风险；对于在状态转换图的定义，单位时间内存在节点数量的对的转化；其中，表示被和接触之后的感染率，表示被和接触之后的感染率，表示感染其他节点传输数据的时滞、表示感染其他节点传输数据的时滞； ：AUV中感染了恶意软件的节点数量在水下网络中AUV总量的占比，其为具有感染其他易感节点行为的AUV水下潜航器节点，其可通过与AUV节点、UWSNs节点进行通信并传递恶意软件程序包来使系统数据泄露甚至瘫痪系统； ：UWSNs中易感节点数量占比，其为正常监测水下各项数据的水下无线传感网络的节点占水下网络中所有UWSNs节点总量的比例，其与携带恶意软件的AUV感染节点、水下无线传感网UWSNs的的通信或数据交换中存在感染恶意软件的风险； ：UWSNs中感染了恶意软件的节点数量在水下网络中UWSNs无线传感器节点总量的占比，其可通过与AUV节点、UWSNs节点进行通信并传递恶意软件程序包来使系统数据泄露甚至瘫痪系统；D（t）：迁出节点D（t），通常形容迁出（AUV）或撤离（UWSNs）水下网络的节点，其无法在水下网络中发挥任何作用，因为迁出的存在，系统需要维持正常的工作环境，需要不断加入新的易感AUV与UWSNs节点；其中，所述步骤S2中的微分方程表达式： ；其中，b表示的出生率，c表示的出生率，表示的治疗率，表示的治疗率；其中，所述步骤S3中从实际出发，既要考虑治疗成本的投入，同时需要保证较好的恶意软件治疗效果，建立以下目标函数： ，其中，m1、m2分别为对AUV与UWSNs节点实施治疗的成本系数，其中拉格朗日函数为： ，其中，所述步骤S4根据目标函数和约束条件确立哈密顿函数设： ；其中，x=中T表示向量的转置；根据成本函数，构建哈密顿函数： ，其中为对应的协态变量；其中，所述步骤S5中，根据庞德里亚金极大值原理，协态变量需要满足以下三个方程：1状态方程：，2优化条件：， ；3）协态变量微分方程： ，可得协态变量微分方程如下： ；其中，、、、、、代表的是不同变量在最优系统下的最优值；tf时刻无对应的xt的优化目标，因此横截条件为=0i=1,2,3,4，由优化条件，最优控制的治疗方案求得： 。

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百度查询： 广州大学 一种智慧渔业水声传感网络中恶意软件传播最优控制方法