多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型制造技术

技术编号:41005917 阅读:27 留言:0更新日期:2024-04-18 21:42
本发明专利技术涉及无人机训练模型系统技术领域,特别涉及多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,解决现有技术中的无人机的能耗需要进一步降低,神经网络模型的性能也需要进一步提高的技术问题,本发明专利技术首先建立了一个顶部无人机和一组底部无人机的双层无人机通信架构,以联邦学习的方式进行无人机集群中的模型训练,顶部无人机完成联邦学习模型聚合和整体联邦学习流程控制,一组底部无人机完成局部模型训练以及执行智能化任务;采用迁移学习来加入先验知识;设计自适应局部迭代对抗无人机计算异质性;通过顶层无人机的轨迹规划和波束赋形来对抗信道条件时变性,最小化无人机飞行能耗同时保证模型性能,仿真结果验证了策略和算法的有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机训练模型系统,特别涉及多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型


技术介绍

1、无人机在执行任务的时候会产生数据,这些数据可以用于神经网络模型训练。然而,将数据传输到一个实体比如云计算中心进行集中式训练是不可行的,特别是在偏远地区云计算中心不可用的情况下,此外,对于能力受限无人机网络,将采集的数据进行回传会消耗大量能量并产生长时延,影响模型收敛速度和任务执行;

2、作为分布式学习框架,联邦学习提出将模型参数代替数据进行传输,保护隐私的同时降低通信要求,非常适合计算、带宽和能量受限的无人机,已经被广泛应用于无人机集群;

3、然而,在无人机集群部署联邦学习,受到无人机移动性的影响,信道时变性会影响模型参数交换从而影响联邦学习的收敛速度和模型性能;同时,无人机的计算异质性也会影响局部模型更新从而影响全局模型收敛;每个无人机之间数据往往是非独立同分布的,这在联邦学习场景中经常被考虑,也会对联邦学习造成影响;最后,如果无人机数据量不足以及不平衡,会导致局部模型过拟合,而联邦学习由于分布式学习方式会加剧这种影响。...

【技术保护点】

1.多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,包括有:

2.如权利要求1所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,所述联邦学习训练过程包括:

3.如权利要求2所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,所述系统建模的过程为:

4.如权利要求3所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,将w表示为第n个全局迭代全局模型参数,wk表示第k个无人机的局部模型参数,Dk表示第k个无人机的本地训练数据量;

5.如权利要求4所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框...

【技术特征摘要】

1.多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,包括有:

2.如权利要求1所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,所述联邦学习训练过程包括:

3.如权利要求2所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,所述系统建模的过程为:

4.如权利要求3所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,将w表示为第n个全局迭代全局模型参数,wk表示第k个无人机的局部模型参数,dk表示第k个无人机的本地训练数据量;

5.如权利要求4所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神经网络模型,其特征在于,还包括有:

6.如权利要求5所述的多旋翼无人机集群应用联邦学习框架训练神...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘宜明张春雨张治
申请(专利权)人:北京邮电大学
类型:发明
国别省市:

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