南京大學劉帥獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京大學申請的專利基于差分聯邦學習的水下邊緣隱私保護任務卸載方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120434626B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-16發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510937902.6,技術領域涉及:H04W12/03;該發明授權基于差分聯邦學習的水下邊緣隱私保護任務卸載方法是由劉帥;李文峰;陳宏彥;張慧杰;王千懿;趙康僆設計研發完成,并于2025-07-08向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于差分聯邦學習的水下邊緣隱私保護任務卸載方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于差分聯邦學習的水下邊緣隱私保護任務卸載方法。首先在目標水域布設傳感器節點并構建網絡架構,分別定義狀態空間、動作空間與獎勵函數,傳感器節點在感知環境數據后執行本地模型訓練。隨后各傳感器節點將本地模型參數上傳至海面浮標進行模型聚合,并在上傳過程中引入差分擾動以保護隱私。模型聚合完成后,海面浮標將全局模型下發至各傳感器節點,節點據此生成任務卸載策略。最后傳感器節點通過同態加密對任務數據進行加密處理,并將加密后的計算任務安全卸載至對應的海面浮標或低軌衛星執行。該方法有效降低了水下任務卸載過程中的隱私泄露,提升了水下網絡中數據傳輸的安全性。
本發明授權基于差分聯邦學習的水下邊緣隱私保護任務卸載方法在權利要求書中公布了:1.一種基于差分聯邦學習的水下邊緣隱私保護任務卸載方法,其特征在于,包括以下步驟: S1:在目標水域布設傳感器節點并構建網絡架構; 在目標水域布設傳感器節點,并與海面浮標和低軌衛星組成網絡,定義低軌衛星集合為、海面浮標集合為,傳感器節點集合為;每個海面浮標都配備邊緣服務器,用于提供計算服務,海面浮標內置聲學與電磁波通信模塊,能夠同時與傳感器節點及低軌衛星通信;低軌衛星攜帶云服務器,用于作為海面浮標算力不足時的計算任務卸載目的地; 傳感器節點會在各離散時隙中產生計算任務,將傳感器節點在時隙產生計算任務的集合記為,水下存在個竊聽節點,企圖監聽或篡改傳感器節點傳輸的計算任務,岸上的密鑰管理中心負責定期生成并分發密鑰;定義卸載決策變量與,當=1時,表示計算任務在時隙被卸載至第個海面浮標;否則=0;當=1時,表示計算任務在時隙被卸載至第個低軌衛星;否則=0; S2:分別定義狀態空間、動作空間與獎勵函數,傳感器節點在感知環境數據后執行本地模型訓練; S3:各傳感器節點將本地模型參數上傳至海面浮標進行模型聚合,并在上傳過程中引入差分擾動以保護隱私;模型聚合完成后,海面浮標將全局模型下發至各傳感器節點,傳感器節點據此生成任務卸載策略; S3-1:本地模型參數加入差分擾動中的拉普拉斯分布噪聲: 在傳感器節點向海面浮標的邊緣服務器上傳模型參數前,所有本地模型參數均添加差分擾動中的拉普拉斯分布噪聲,加噪后的本地主Q網絡模型參數和本地目標Q網絡模型參數定義為: 1 2 其中,為加噪前的本地主Q網絡模型參數;為加噪前的本地目標Q網絡模型參數,為拉普拉斯分布,為全局敏感度,為差分隱私預算; S3-2:將加噪后的本地模型參數上傳至海面浮標進行模型聚合: 將加噪后的本地模型參數通過安全信道上傳至接入海面浮標的邊緣服務器,每個海面浮標接收到來自其服務范圍內傳感器節點的加噪模型參數后,使用聯邦平均算法進行模型聚合,定義為: 3 4 其中,為全局主Q網絡模型參數,為全局目標Q網絡模型參數,為海面浮標管轄的傳感器節點集合,為海面浮標管轄的傳感器節點數量; S3-3:全局模型下發: 模型聚合完成后,海面浮標將全局模型下發至各傳感器節點,傳感器節點據此生成任務卸載策略; S4:傳感器節點通過同態加密對任務數據進行加密處理,并將加密后的計算任務安全卸載至對應的海面浮標或低軌衛星執行。
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