[發(fā)明專利]基于輕量化模型的邊緣設(shè)備協(xié)同頻譜智能監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210046190.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN114401063A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建云;瞿智;馮旭哲;王鼎;馬超;胡梅;劉思力;張超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/391
• 分類號(hào): H04B17/391;H04B17/30;G06N3/08;G06N3/04;G06F8/61
• 代理公司: 長沙國科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 唐品利

1.一種基于輕量化模型的邊緣設(shè)備協(xié)同頻譜智能監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取多個(gè)電磁頻譜信號(hào)，并將所述電磁頻譜信號(hào)作為訓(xùn)練樣本；

在云端服務(wù)器，利用所述訓(xùn)練樣本對(duì)預(yù)構(gòu)建的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型，并將訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型保存為推理模型；預(yù)構(gòu)建的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型由1層卷積層、1層最大值池化層、1層卷積層和3個(gè)全連接層構(gòu)成；

根據(jù)訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型的層次結(jié)構(gòu)和分布式的邊緣設(shè)備的數(shù)量對(duì)所述推理模型進(jìn)行分割，得到子推理模型；

采用輕量化容器技術(shù)對(duì)所述子推理模型進(jìn)行封裝、鏡像處理，得到子推理模型鏡像；

將所述子推理模型鏡像部署到分布式的邊緣設(shè)備上，利用邊緣設(shè)備實(shí)現(xiàn)協(xié)同頻譜智能監(jiān)測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)構(gòu)建的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型由1層卷積層、1層最大值池化層、1層卷積層和3個(gè)全連接層構(gòu)成；

在云端服務(wù)器，利用所述訓(xùn)練樣本對(duì)預(yù)構(gòu)建的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型，并將訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型保存為推理模型，包括：

在云端服務(wù)器，將所述訓(xùn)練樣本輸入到預(yù)構(gòu)建的頻譜智能監(jiān)測(cè)輕量化網(wǎng)絡(luò)模型中經(jīng)過1層卷積層、1層最大值池化層、1層卷積層、連續(xù)3層全連接層進(jìn)行處理后，得到頻譜監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)結(jié)果；

根據(jù)所述訓(xùn)練樣本、頻譜監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)結(jié)果以及預(yù)設(shè)的誤差函數(shù)，采用誤差反向傳播的方式對(duì)預(yù)構(gòu)建的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型；

將訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型保存為推理模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型的層次結(jié)構(gòu)和分布式的邊緣設(shè)備的數(shù)量對(duì)所述推理模型進(jìn)行分割，得到子推理模型，步驟前還包括：

在訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型的第一層卷積層前加上了padding層，各層之間加上dropout層，得到完整網(wǎng)絡(luò)；

根據(jù)訓(xùn)練樣本的維度尺寸和所述完整網(wǎng)絡(luò)中每層的預(yù)設(shè)參數(shù)，確定每層的計(jì)算量和參數(shù)量；所述完整網(wǎng)絡(luò)中每層的預(yù)設(shè)參數(shù)包括padding層的參數(shù)，卷積層的卷積尺寸、步長和卷積通道數(shù)，池化層的最大池化通道數(shù)，池化核尺寸，池化步長，以及全連接層的通道數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型的層次結(jié)構(gòu)和分布式的邊緣設(shè)備的數(shù)量對(duì)所述推理模型進(jìn)行分割，得到子推理模型，包括：

將訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型的每一層作為一個(gè)連接點(diǎn)，構(gòu)建輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型的有向無環(huán)拓?fù)鋱D；

根據(jù)所述有向無環(huán)拓?fù)鋱D中的連接點(diǎn)、完整網(wǎng)絡(luò)中各層的計(jì)算量以及邊緣設(shè)備的數(shù)量對(duì)所述推理模型進(jìn)行預(yù)分割，并根據(jù)預(yù)分割結(jié)果進(jìn)行推理所用的推理用時(shí)與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，確定最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)分割點(diǎn)位置；

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分割點(diǎn)位置對(duì)所述推理模型進(jìn)行分割，得到子推理模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用輕量化容器技術(shù)對(duì)所述子推理模型進(jìn)行封裝、鏡像處理，得到子推理模型鏡像，包括：

采用Docker容器對(duì)所述子推理模型進(jìn)行封裝，得到的封裝結(jié)果；

利用Docker工具對(duì)所述封裝結(jié)果制作鏡像，得到子推理模型鏡像；并將所有子推理模型鏡像上傳至私有倉庫或者線下壓縮文件形式移植共享。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法中分布式的邊緣設(shè)備是滿足預(yù)設(shè)條件的邊緣設(shè)備，預(yù)設(shè)條件包括：安裝有Docker軟件，根據(jù)需要進(jìn)行軟件更新，與云端服務(wù)器設(shè)置在同一網(wǎng)段，利用交換機(jī)或者無線方式組成局域網(wǎng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中預(yù)構(gòu)建的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型的激活函數(shù)為ReLu。

8.一種基于輕量化模型的邊緣設(shè)備協(xié)同頻譜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：云端服務(wù)器和不少于2個(gè)分布式的邊緣設(shè)備；

所述云端服務(wù)和所述分布式的邊緣設(shè)備之間以及所述分布式的邊緣設(shè)備之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

所述云端服務(wù)器用于根據(jù)有多個(gè)電磁頻譜信號(hào)構(gòu)成的訓(xùn)練樣本對(duì)預(yù)構(gòu)建的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，并將訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型保存為推理模型；根據(jù)訓(xùn)練好的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型的層次結(jié)構(gòu)和分布式的邊緣設(shè)備的數(shù)量對(duì)所述推理模型進(jìn)行分割，得到子推理模型；采用輕量化容器技術(shù)對(duì)所述子推理模型進(jìn)行封裝、鏡像處理，得到子推理模型鏡像，并將所有子推理模型鏡像上傳至私有倉庫部或者線下壓縮文件形式移植共享；預(yù)構(gòu)建的輕量化頻譜智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型由1層卷積層、1層最大值池化層、1層卷積層和3個(gè)全連接層構(gòu)成；

所述分布式的邊緣設(shè)備用于根據(jù)預(yù)設(shè)的頻譜監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)，在需要根據(jù)頻譜監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的具體需求，在所述私有倉庫部中拉取所需子推理模型鏡像，進(jìn)行協(xié)同頻譜智能監(jiān)測(cè)。