[發(fā)明專利]對(duì)量子通信網(wǎng)絡(luò)中多網(wǎng)元數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111089520.0
• 申請(qǐng)日: 2021-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN113872703B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳柱;夏晨臣;王平;陳德華;王旭東;張玲君;翟學(xué)鋒;張遠(yuǎn)旸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/70
• 分類號(hào): H04B10/70;H04L41/147;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 北京玄法律師事務(wù)所 16002
• 代理人: 潘滿根

1.一種對(duì)量子通信網(wǎng)絡(luò)中多網(wǎng)元數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，包括：

獲取量子通信網(wǎng)絡(luò)中的多網(wǎng)元數(shù)據(jù)；

對(duì)所述多網(wǎng)元數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；以及

利用LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)預(yù)處理后的所述多網(wǎng)元數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，獲得下一時(shí)刻多網(wǎng)元數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值，其中，所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型包括LSTM模型和DBN模型，所述下一時(shí)刻多網(wǎng)元數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值包括下一時(shí)刻所述量子通信的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和下一時(shí)刻的多網(wǎng)元數(shù)據(jù)；

所述對(duì)所述多網(wǎng)元數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：對(duì)所述多網(wǎng)元數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理和一致化處理，數(shù)據(jù)歸一化處理的目的是將原始網(wǎng)元數(shù)據(jù)限定在[0，1]范圍內(nèi)，通過公式(1)進(jìn)行歸一化處理：

其中，x_i,j(t)為量子通信網(wǎng)絡(luò)中第i個(gè)子系統(tǒng)中第j個(gè)網(wǎng)元在t時(shí)刻的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，min(x_i,j)和max(x_i,j)分別表示第i個(gè)子系統(tǒng)中第j個(gè)網(wǎng)元在所有時(shí)刻中的最小值和最大值，x′_i,j(t)為對(duì)第i個(gè)子系統(tǒng)中第j個(gè)網(wǎng)元在t時(shí)刻的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過歸一化后的值；

通過公式(2)對(duì)歸一化后的網(wǎng)元數(shù)據(jù)進(jìn)行一致化處理：

其中，x′_i,j(t)為對(duì)第i個(gè)子系統(tǒng)中第j個(gè)網(wǎng)元在t時(shí)刻的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過歸一化后的值，為對(duì)x′_i,j(t)進(jìn)行一致化處理后的值；

所述利用LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)預(yù)處理后的所述多網(wǎng)元數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，獲得下一時(shí)刻多網(wǎng)元數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值包括：

將預(yù)處理后的所述多網(wǎng)元數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的所述LSTM模型，獲得LSTM模型預(yù)測(cè)的下一時(shí)刻的網(wǎng)元數(shù)據(jù)；以及

將所述LSTM模型預(yù)測(cè)的下一時(shí)刻的網(wǎng)元數(shù)據(jù)整合，輸入訓(xùn)練好的所述DBN模型，獲得下一時(shí)刻所述量子通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和下一時(shí)刻的多網(wǎng)元數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型通過以下方式訓(xùn)練獲得:

獲取量子通信網(wǎng)絡(luò)多網(wǎng)元數(shù)據(jù)的訓(xùn)練集；以及

利用所述多網(wǎng)元數(shù)據(jù)訓(xùn)練集分別訓(xùn)練LSTM模型和DBN模型，獲得訓(xùn)練好的所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括，

對(duì)所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)；以及

基于可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)值優(yōu)化所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型。

4.一種對(duì)權(quán)利要求1-3中任一所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)的方法，包括：

基于所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型獲得下一時(shí)刻量子通信網(wǎng)絡(luò)中多網(wǎng)元數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值；

基于所述多網(wǎng)元數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值，獲得所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)曲線；以及

基于所述預(yù)測(cè)曲線首次達(dá)到預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)閾值的周期數(shù)，對(duì)所述LSTM-DBN網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)，獲得可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)值。

5.一種對(duì)權(quán)利要求4所述的可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)方法進(jìn)行評(píng)估的方法，包括：

使用評(píng)分函數(shù)評(píng)估所述可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)方法，所述評(píng)分函數(shù)為：

其中，h_i＝RAP_i′-RAP_i，RAP_i′為對(duì)量子通信網(wǎng)絡(luò)中第i個(gè)子系統(tǒng)的網(wǎng)元數(shù)據(jù)的標(biāo)簽的可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)值，RAP_i為量子通信網(wǎng)絡(luò)中第i個(gè)子系統(tǒng)的網(wǎng)元數(shù)據(jù)的標(biāo)簽的可靠性評(píng)估真實(shí)值，N為量子通信網(wǎng)絡(luò)中子系統(tǒng)的個(gè)數(shù)，系數(shù)b＜a；Score為評(píng)分函數(shù)值。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括：使用均方根誤差評(píng)估所述可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)值，所述均方根誤差為：

其中，h_i＝RAP_i′-RAP_i，RAP_i′為對(duì)量子通信網(wǎng)絡(luò)中第i個(gè)子系統(tǒng)的網(wǎng)元數(shù)據(jù)的標(biāo)簽的可靠性評(píng)估預(yù)測(cè)值，RAP_i為量子通信網(wǎng)絡(luò)中第i個(gè)子系統(tǒng)的網(wǎng)元數(shù)據(jù)的標(biāo)簽的可靠性評(píng)估真實(shí)值，N為量子通信網(wǎng)絡(luò)中子系統(tǒng)的個(gè)數(shù)，RMSE為均方根誤差。