基于Stackelberg安全博弈的动态防御策略选取方法

网络攻防对抗的本质是攻防双方非对等主体之间的博弈过程。针对现有网络防御策略研究中攻防博弈双方主体地位对等的先验假设缺陷,将博弈论非对等局中人思想引入网络防御策略生成模型构建过程,提出一种基于Stackelberg安全博弈的动态防御策略生成方法,通过建立网络模型,利用Stackelberg安全博弈强均衡策略算法生成网络的最优防御策略,既充分考虑攻防行为中双方关系彼此影响,又能确保防御策略生成的准确性。实验结果表明所提模型和方法的可行性和有效性。所提模型和方法能够加强系统的安全性。

基于Stackelberg安全博弈的多无人机边境巡逻问题研究

无人机技术的发展使其在边境巡逻监测任务中承担了重要角色,而无人机续航时间的限制、多类型的越境方以及越境方的观测行为等现实因素对无人机巡逻策略的制定提出了新的难题.针对上述问题,首先构建了由多架无人机构成的巡逻方和多个越境方之间的Stackelberg安全博弈模型,其中巡逻策略和越境策略是基于所设计的有向图来描述的;进一步证明了巡逻策略与有向图上边际覆盖量之间的等价关系,进而将原博弈模型转化为了有向图最优边际覆盖的线性规划问题,并设计了两阶段映射算法;最后在仿真实验中,通过一个具体实例阐述了边际覆盖量到混合策略的转化过程,并在生成的数据集上从模型求解效率、巡逻策略的有效性和鲁棒性三方面进行了对比实验.实验结果表明转化后的模型能够有效应对指数级规模的巡逻策略给博弈求解带来的计算挑战,且能够给出具有较高质量以及较强鲁棒性的巡逻策略.

安全生产管理系统在煤矿风险防控中的价值与应用——评《煤矿生产安全管理系统中多方博弈与控制策略》

随着社会不断进步,安全生产已成为各行各业关注的焦点。煤矿行业由于其特殊的工作环境和高风险性,安全生产管理系统的应用尤为重要,不仅能保证人员安全,也能保障企业可持续发展。煤矿生产过程中面临着诸多风险和挑战,如何有效地预防和控制事故成为一项迫切任务。

车联网中基于三方Stackelberg博弈的动态多媒体定价方案

在当前车联网的应用场景下,中继车辆数据转发的积极性低下与存储空间有限,导致用户体验质量(QoE)降低,为此提出基于三方Stackelberg博弈的动态多媒体定价方案.为了激励中继车辆参与转发多媒体内容,提出多媒体内容定价框架,其中中继车辆获得全额佣金后向路侧单元(RSU)支付部分佣金.设计基于Stackelberg博弈的动态定价模型,根据中继车辆、用户车辆与RSU三方的存储空间利用率、内容数据大小和成本因素,建立各自的效用函数,并将其转化为三方四阶段Stackelberg定价模型.通过反向归纳法证明纳什均衡的存在,实现三方之间的动态定价以得到各自最优策略.仿真结果表明,所提方案有效解决了中继车辆存储空间过载问题,并提高了中继车辆积极性,且在提升用户QoE方面较传统方案具有优势.

双碳目标下基于Stackelberg和合作博弈的虚拟电厂双层优化调度

在中国的双碳目标下,大规模新能源发电接入虚拟电厂时,将导致电力市场交易中的高额惩罚成本。为此,设计了虚拟电厂参与日前市场竞标的双层博弈模型,以双层收益最大化为目标对虚拟电厂进行调度优化。首先,利用场景生成与削减技术考虑风力发电商和电动汽车聚合商的不确定性,设计了由风力发电商、电动汽车聚合商和燃气轮机合作组成的虚拟电厂下层电量竞标模型,以及虚拟电厂控制中心的上层电价竞标模型。其次,基于两个子模型之间的主从递阶关系,利用卡罗需库-恩塔-克(KKT)条件将双层模型转化为一个混合互补问题,通过求解获得优化方案,并基于Shapley值法对合作方进行利润分配。数值算例表明,设计的模型能有效减少碳排放和降低风电惩罚成本,同时增加参与者的收益。

面向无线边缘网络的分层Stackelberg博弈群体激励方法

现有分布式机器学习模型的相关激励机制大多基于单层服务器架构,难以适应当前异构无线计算场景,同时存在计算资源分配不平衡、通信成本高昂等问题.针对上述问题,创新地提出一种面向无线边缘网络的分层Stackelberg博弈群体激励方法(Hierarchical Stackelberg game Swarm Learning Incentive method for wireless edge network,HSISL),创新地将Stackelberg博弈机制引入群体学习模型中,依据各参与方性能差异,云端聚合平台、边缘簇节点、边缘计算节点三方进行动态博弈,通过双定价公平激励过程,共同制定个性化分层资源分配策略,得到模型训练的最优纳什解,有效引导边缘计算模型进行正向加速.通过理论与实验分析,HSISL能够有效提升模型公平性与训练效率,其在MNIST数据集上的准确率可达96.06%.

基于Stackelberg博弈的停车场管理策略

为了解决城市停车难问题,基于Stackelberg博弈论提出了停车场运营者与交通管理者共同决策的城市停车场管理策略。针对停车者、停车场运营者和交通管理者的交互关系,从博弈论角度分析了这三方参与者之间的影响,并建立了这三方参与者的相应效用函数;以交通管理者与停车场运营者利益主体矛盾最小化为目标,基于Stackelberg博弈建立了这三方的博弈模型,确定了实时停车场进出管理原则;基于数值仿真将差分进化算法与Kriging代理模型进行联立对博弈模型进行求解,得到相应停车预约管理方案及三方效用;通过数值仿真将基于Stackelberg博弈得到的方案与停车场运营者利益最大化方案进行对比分析。研究结果表明:在主线流量大、中、小三种情景下,基于Stackelberg博弈方案是各方利益矛盾最小的方案。

IWSNs防移动干扰节点的两层协作Stackelberg博弈

针对工业无线传感器网络物理层移动干扰攻击节点的攻击问题,研究sink节点和簇头节点共同抵御攻击的两层协作博弈模型。在簇头节点中选择最佳协作节点,共同抵御移动干扰攻击节点;以网络安全速率为优化目标,将sink节点、最佳协作节点和攻击节点之间的合作竞争关系建模为两层协作Stackelberg博弈模型,采用逆向归纳法求解博弈均衡解。仿真实验结果表明,与未采用协作节点的方案相比,采用的最佳协作节点选择方案对移动攻击节点的抵御效果更佳,且与其他协作博弈功率控制模型相比,两层协作Stackelberg博弈模型可有效提高工业无线传感器网络的安全速率。

互补品供应链Stackelberg博弈下纵向决策研究

以两条均由一个制造商和一个零售商构成的互补品供应链为研究对象,探讨互补品供应链采用不同决策方式时的链间Stackelberg博弈和链内Stackelberg博弈问题,研究市场规模、成本等参数对市场价格、需求、利润的影响。进一步地,对链间Stackelberg博弈下的四种决策方式(集中-集中、集中-分散、分散-集中、分散-分散)下的均衡解进行比较分析。研究表明:互补产品生产成本与需求、利润负相关;自身价格与互补产品成本负相关;集中决策是互补品主导供应链的占优策略;对于跟随者供应链而言,采取集中决策还是分散决策方式,首先取决于主导者供应链的决策方式,其次取决于产品之间的互补程度;集中-集中决策方式是互补品供应链的帕累托均衡解。因此,互补品供应链内部成员之间可设计一种增量利润分享机制,确保供应链集中决策的稳定性;互补品供应链之间应注重两个方面:一是相互合作共同降低产品成本,实现降本增效;二是以某条供应链产品进行低价引流,促进消费者对互补产品的需求,进而实现互补品供应链利润最大化。

基于Stackelberg博弈的电炉企业供应链渠道选择模型

为了提升电炉企业供应链渠道的风险抵抗力,设计一种基于Stackelberg博弈的电炉企业供应链渠道选择模型。在Stackelberg博弈中,分析电炉企业供应链成员的Stackelberg博弈条件,作出相关假设;将Stackelberg博弈基本元素与电炉企业供应链元素一一对应,计算实际市场需求量和收益函数,确定电炉企业渠道选择的影响因素,建立物流企业供应链渠道选择模型;设计电炉企业供应链渠道选择步骤,选择最优的电炉企业供应链渠道。实验结果表明:研究方法选择的供应链渠道在内部风险和外部风险条件均获得较高收益,具有较优的抗风险能力。

区块链赋能视角下煤矿生产安全监管演化博弈研究

为探究政府监管、社会公众监督和煤矿安全生产的行为选择机制,基于演化博弈理论,构建了政府、社会公众和煤矿三方行为选择演化博弈模型,分析了演化博弈系统中各均衡点的稳定条件,最后探究了三方演化博弈中相关变量对三方行为演化策略选择的影响。研究结果表明:初始策略选择对三方演化稳定有显著影响;政府区块链创新投入成本对理想状态演化具有负向作用;对煤矿违规生产的惩罚力度、区块链直接效益和间接收益以及发生事故后给政府带来的声誉损失对理想状态演化具有正向作用;采用区块链监管可提高社会公众自身获得感,对参与煤矿安全监督具有正向作用。

区块链赋能视角下危险货物道路运输安全监管演化博弈研究

为分析区块链技术在危险货物道路运输安全监管中的应用价值,利用演化博弈法建立由监管方、承运方和托运方构成的三方演化博弈模型,确定收益矩阵和复制动态方程,分析演化博弈系统中各均衡点的稳定条件。利用MATLAB对各利益主体的策略选择进行了动态演化分析,探究三方演化博弈中相关变量对三方演化策略选择的影响。结果表明:区块链的应用成本与各参与方的策略选择呈负相关;应用区块链技术对监管方合规监管、承运方和托运方遵守规定倾向的提升程度及应用区块链时监管方的补贴程度与各方的策略选择呈正相关;监管方责任规避系数与策略选择呈负相关,承运方和托运方的责任附加系数与策略选择呈正相关。

信用收益视角下购买工程质量安全险的演化博弈研究

从信用收益视角研究建设单位和施工单位之间购买工程质量安全险的策略选择问题。构建建设单位和施工单位的演化博弈模型,分析双方稳定策略的博弈过程。采用系统动力学仿真实验对该模型进行多情景模拟分析,从而长期探讨有利于建筑信用市场发展的稳定策略。研究结果表明:建设单位和施工单位购买工程质量安全险与其投入产出比有关系。在长期演化过程中,由于信用收益的驱动,建设单位趋向于购买工程质量安全险。

基于Stackelberg博弈的电动汽车充电管理策略

电动汽车的充电效率和充电成本是电动汽车电源管理的重要问题,也是影响电动汽车推广的关键因素。对此,提出一种基于Stackelberg博弈模型的收费控制策略。在博弈中,电网、零售商和用户都参与决策,充电策略可以灵活地满足电网、零售商和用户的不同需求,采用逆归纳法得到博弈模型的均衡解。通过仿真、无序充电过程和基于静态分时电价的充电控制方法对其效益进行比较,分析博弈模型中参数对收费过程的影响,验证了该方法的有效性。

网络外卖食品质量安全监管博弈研究

随着网络外卖市场的快速发展,外卖食品质量安全问题逐渐成为全社会的关注焦点。本文构建了外卖平台与商家食品质量安全演化博弈模型,讨论了不同条件下系统的演化稳定策略,并运用Matlab软件进行了数据仿真分析,研究发现:政府监管能够有效促进网络外卖食品质量安全水平的提升,然而目前我国尚未建立起与网络外卖这一新业态相适应的食品质量安全监管机制,因此政府应在网络外卖食品安全监管中发挥更为积极的作用;口碑传播效应对于提升网络外卖食品质量安全水平具有重要作用,随着口碑传播效应的逐渐增强,将促进网络外卖食品质量安全向好发展。

Stackelberg微分博弈下的鲁棒最优投资-再保险问题

考虑一个以模糊厌恶再保险公司为领导者,模糊中立保险公司为追随者的Stackelberg随机微分博弈问题.通过求解拓展的HJB(Hamilton-Jacobi-Bellman)方程组,给出时间一致性均值-方差准则下的鲁棒最优投资-再保险策略以及相应的值函数.最后,通过数值例子和敏感性分析说明最优策略与主要参数之间的关系.

基于Stackelberg博弈的微电网插入式电动汽车分布式充电控制

插入式电动汽车的充电需求会造成微电网用电负荷加大和电能质量下降,因此需对其充电行为进行有效优化和管理。为此,提出了一种基于Stackelberg博弈的微电网插入式电动汽车分布式充电控制方法。建立了微电网侧和电动汽车用户侧的Stackelberg博弈模型,提出了一种基于原始-对偶的分布式充电控制算法,利用函数的二阶信息快速更新电动汽车用户侧的购电决策和微电网侧的电价,并通过Krasnosel’skii-Mann不动点块坐标迭代证明了算法的收敛性。通过仿真案例验证了所提算法的收敛性和有效性。结果表明,在资源有限的条件下,当用户数量增多时,电价会增大;当用户数量固定,可售电电量增加时,电价会下降。从计算时间和迭代次数方面对比了仅使用一阶信息的分布式原始-对偶算法,结果验证了所提分布式充电控制算法的有效性和优越性。

基于Stackelberg博弈的燃料电池混合动力汽车跟车能量管理

跟车场景下燃料电池混合动力汽车(FCHEV)的速度与能量管理协同优化是实现车辆节能的重要有效手段,针对现有策略中双能量源退化与能耗耦合关系不明,且难以兼顾全局优化与实时性能的问题,提出一种基于Stackelberg博弈的FCHEV跟车能量管理策略。首先,建立了燃料电池/锂电池的能耗与性能退化模型,并纳入到统一量纲的整车综合使用成本函数中;其次,提出了基于分层解耦的跟车能量管理策略,实现跟车速度与功率分配的解耦控制;最后,综合考虑跟车安全性、舒适性、燃料经济性和能源耐久性,建立跟车控制层与能量管理层对应的双层规划模型,并基于Stackelberg博弈思想设计了双层差分遗传算法对策略核心参数进行离线优化。仿真和实验结果表明:相较于模型预测控制方法,该方法可降低平均车间距误差37.7%、平均冲击度2.4%、等效氢气消耗9.3%和能源退化成本13.9%,实现了优化性能与实时性的兼顾。

基于Stackelberg博弈的有人机/无人机协同干扰功率分配机制

针对有人机/无人机协同干扰资源分配问题,以有人机/无人机空中编队对敌方地面防空雷达压制干扰为典型作战场景,设计有人机/无人机效用函数,建立基于Stackelberg博弈的有人机/无人机协同干扰功率动态分配模型,采用牛顿迭代法求解最优支援干扰功率价格和无人机所需的最优支援干扰功率,提出了有人机远距离支援干扰协同无人机随队支援干扰作战模式下的最优支援干扰功率控制方案。通过实例分析,结果验证了所提方法的可行性和有效性。

基于贝叶斯攻击图的RFID系统安全博弈分析模型

针对RFID系统缺乏综合有效的风险管理与安全评估的问题,为了实现对RFID系统安全风险的有效分析以及对目标RFID系统整体风险状况的评估,本文提出一种基于贝叶斯攻击图的RFID系统安全博弈分析方法。在贝叶斯攻击图模型的基础上结合博弈思想对RFID系统的风险状况进行分析,将攻击者入侵系统的过程抽象为攻防双方的博弈模型。首先依据目标系统的相关信息确定攻防策略,并且通过对攻击者和防御者策略收益的计算,构建相应的攻防博弈矩阵,然后得出其纳什均衡状态,确定各参与者的最优策略,最后计算双方的期望收益,确定目标RFID系统的安全状态:若是攻击者期望收益大于防御者期望收益,则系统处于风险状态,反之系统则处于安全状态。实验结果表明,本文提出的博弈模型可以良好地实现对目标RFID系统的安全状况分析。