[發(fā)明專利]多無(wú)人機(jī)協(xié)同信號(hào)識(shí)別方法及識(shí)別系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110834168.2
• 申請(qǐng)日: 2021-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113469125B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏祥麟;范建華;段強(qiáng);胡永揚(yáng);王彥剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06V10/26;G06V10/774;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 石家莊輕拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 黃輝本

1.一種多無(wú)人機(jī)協(xié)同信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于包括如下步驟：

調(diào)制信號(hào)識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練：基于歷史收集的經(jīng)過(guò)標(biāo)注的調(diào)制信號(hào)數(shù)據(jù)集，采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在地面控制站的邊緣計(jì)算單元訓(xùn)練得到自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)；

深度網(wǎng)絡(luò)分割與參數(shù)加載：地面控制站的網(wǎng)絡(luò)分割單元根據(jù)參與協(xié)同調(diào)制識(shí)別的無(wú)人機(jī)數(shù)量，以及各架無(wú)人機(jī)的預(yù)定位置、計(jì)算能力和傳輸能力，對(duì)訓(xùn)練得到的自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分割，并將分割得到的計(jì)算任務(wù)和參數(shù)加載到每架無(wú)人機(jī)上；

無(wú)人機(jī)協(xié)同調(diào)制信號(hào)識(shí)別與回傳：多架無(wú)人機(jī)到達(dá)任務(wù)區(qū)域后，負(fù)責(zé)信號(hào)采集的無(wú)人機(jī)進(jìn)行信號(hào)采樣，并通過(guò)自身的邊緣計(jì)算單元將采樣得到的數(shù)據(jù)預(yù)處理為自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)可以接受的樣本，將該樣本存儲(chǔ)到自身的存儲(chǔ)單元；并通過(guò)無(wú)線通信信道將其按照預(yù)定順序傳遞到下一架無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)通過(guò)自身的邊緣計(jì)算單元，根據(jù)加載的計(jì)算任務(wù)和參數(shù)，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過(guò)無(wú)線通信信道將其按照預(yù)定順序傳遞到下一架無(wú)人機(jī)，依次進(jìn)行，直至將最終識(shí)別結(jié)果傳遞給地面控制站；

深度網(wǎng)絡(luò)更新：無(wú)人機(jī)群完成協(xié)同調(diào)制信號(hào)識(shí)別任務(wù)返回后，負(fù)責(zé)信號(hào)采集的無(wú)人機(jī)將自身存儲(chǔ)單元中的信號(hào)樣本導(dǎo)出到地面控制站的存儲(chǔ)單元，后者將導(dǎo)出的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到歷史收集的調(diào)制信號(hào)數(shù)據(jù)集中，并從導(dǎo)出的數(shù)據(jù)中挑選部分樣本進(jìn)行標(biāo)注，地面控制站的邊緣計(jì)算單元利用標(biāo)注的樣本進(jìn)行自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)更新，供下次任務(wù)執(zhí)行使用；

所述調(diào)制信號(hào)識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的方法具體包括如下步驟：

訓(xùn)練與驗(yàn)證樣本集合選擇：從由專家根據(jù)領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行標(biāo)注的調(diào)制信號(hào)數(shù)據(jù)集中，按比例抽取訓(xùn)練和測(cè)試樣本集合；

選擇或設(shè)計(jì)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：從典型深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中選擇一種作為自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；或者，設(shè)計(jì)新型的自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

設(shè)定訓(xùn)練超參數(shù)：確定網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的超參數(shù)，所述訓(xùn)練超參數(shù)的類型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有關(guān)；

深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練：采用誤差反向傳播方法，在地面控制站的邊緣計(jì)算單元訓(xùn)練得到自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)，得到各個(gè)層的神經(jīng)元連接的參數(shù)；

所述深度網(wǎng)絡(luò)分割與參數(shù)加載的方法具體包括如下步驟：

協(xié)同無(wú)人機(jī)數(shù)量及其位置確定：根據(jù)信號(hào)識(shí)別的任務(wù)區(qū)域位置、地面控制站或識(shí)別結(jié)果接收站點(diǎn)的位置、無(wú)人機(jī)平均傳輸帶寬和距離和無(wú)人機(jī)的計(jì)算能力，計(jì)算完成任務(wù)所需的協(xié)作無(wú)人機(jī)的數(shù)量，并根據(jù)每架無(wú)人機(jī)的傳輸距離確定其部署位置；

深度網(wǎng)絡(luò)分割：根據(jù)無(wú)人機(jī)數(shù)量n將自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)從輸入層至輸出層根據(jù)計(jì)算量平均分割為n份，然后將分割得到的每一份計(jì)算任務(wù)分配到從任務(wù)區(qū)域開(kāi)始直到位于地面控制站或識(shí)別結(jié)果接收站點(diǎn)上空的無(wú)人機(jī)上，這里的無(wú)人機(jī)數(shù)量不包含負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的無(wú)人機(jī)；

無(wú)人機(jī)計(jì)算頻率及傳輸功率確定：根據(jù)采樣速率和數(shù)據(jù)樣本大小，確定對(duì)每個(gè)樣本所需的處理時(shí)間，依據(jù)該時(shí)間，確定每架無(wú)人機(jī)在給定時(shí)間內(nèi)完成給定的計(jì)算任務(wù)所需的計(jì)算頻率，然后計(jì)算每?jī)蓚€(gè)相鄰無(wú)人機(jī)在給定時(shí)間內(nèi)完成計(jì)算任務(wù)間的數(shù)據(jù)傳輸所需的傳輸功率；所述采樣速率是指負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的無(wú)人機(jī)進(jìn)行無(wú)線通信信號(hào)采樣的速率；

無(wú)人機(jī)參數(shù)加載：將分割的計(jì)算任務(wù)加載到每架無(wú)人機(jī)中，并設(shè)定其計(jì)算頻率和傳輸功率。

2.如權(quán)利要求1所述的多無(wú)人機(jī)協(xié)同信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于，所述無(wú)人機(jī)協(xié)同調(diào)制信號(hào)識(shí)別與回傳的具體方法包括如下步驟：

無(wú)線通信信號(hào)采集：無(wú)人機(jī)到達(dá)各自部署位置后，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的無(wú)人機(jī)通過(guò)攜帶的信號(hào)接收裝置獲得無(wú)線通信信號(hào)；

數(shù)據(jù)預(yù)處理：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的無(wú)人機(jī)通過(guò)自身加載的邊緣計(jì)算單元，對(duì)采得的信號(hào)進(jìn)行去噪預(yù)處理，得到可以通過(guò)自動(dòng)調(diào)制識(shí)別深度網(wǎng)絡(luò)處理的向量數(shù)據(jù)；

按序數(shù)據(jù)傳輸與處理：將向量化的數(shù)據(jù)傳遞到下一架無(wú)人機(jī)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，并依照順序在n架無(wú)人機(jī)間按順序逐次進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和傳輸操作，各架無(wú)人機(jī)的邊緣計(jì)算單元負(fù)責(zé)計(jì)算任務(wù)的執(zhí)行；

識(shí)別結(jié)果輸出：最后一架無(wú)人機(jī)的輸出向量返回給地面控制站或識(shí)別結(jié)果接收站點(diǎn)，該向量中取值為1的元素所對(duì)應(yīng)的調(diào)制類型即為最終識(shí)別得到的結(jié)果。