📌MAVFL论文实验
1. 选择数据集
这篇论文主要使用了 两个数据集:CIFAR-10、Argoverse。
CIFAR-10 包含 10 类彩色图像,类别包括飞机、汽车、鸟、猫、鹿、狗、青蛙、马、船和卡车。图像尺寸为 32×32;50,000 张训练图像和 10,000 张测试图像。
Argoverse 包含真实城市道路场景中的车辆运动轨迹、道路和车道信息,以及不同交通参与者随时间变化的位置等信息;205,942 个训练样本和 39,472 个验证样本。
2. 选择模型
对于CIFAR-10,使用ResNet-18模型,一个分类模型,后续用于评估“分类准确率”。
对于Argoverse,使用LaneGCN模型,一个预测模型,用于“车辆轨迹预测”。
下面主要来讲讲第二个数据集的使用:
它输入的是“车辆历史轨迹 + 其他车辆轨迹 + 车道地图”
它输出的是“车辆未来几秒内的一系列坐标点”
3. 模拟车辆移动
论文设置了一条长度为 1000 米、单向行驶、暂时只有一条车道的直道;道路又被划分成 20 个区域。不同区域距离路侧基站远近不同,因此车辆在不同区域时,通信质量也不同。
论文使用 SUMO 交通仿真器生成车辆轨迹,并用 Intelligent Driver Model(IDM) 模拟车辆行驶。实验设置了两种车速:60 km/h、80 km/h
4. 车辆信息设置
道路长度:1000 m
道路划分:20 个区域
车辆速度:60 km/h 和 80 km/h
车辆轨迹生成:SUMO + IDM
总带宽:10 MHz
最小带宽分配比例:0.05
最小稀疏比例:0.1
每轮本地训练:5 个 epoch
5. 对比方法
①MAVFL(本论文方法):会综合车辆位置、速度、网络状况和训练情况,决定选哪些车、传多少模型、分多少带宽。
②MABFL::主要尝试不同的模型压缩程度,寻找比较合适的稀疏比例。
③FedAvg:车辆训练完整模型,再把完整模型上传给服务器,方法简单但通信量较大。
④Heuristic:比如优先选择距离基站近、网络较好的车辆,再进行稀疏训练。
⑤Random:随机选择车辆参加训练,再进行稀疏训练,不考虑车辆具体状态。
6. 评价指标
CIFAR-10:
①分类准确率(Accuracy):用于评价 CIFAR-10 + ResNet-18 任务。准确率越高越好。
②最小平均位移误差(minADE):用于评价 Argoverse + LaneGCN 轨迹预测任务。minADE 越低越好,单位为
⑤通信开销(Communication Overhead):统计联邦学习过程中模型上传产生的通信数据量,用于衡量稀疏训练和带宽分配是否减少通信负担。
7. 实验(图)
7.1 图1解释
①服务器首先根据车辆的“当前位置;移动速度;通信条件;训练损失;是否可能在训练结束前离开覆盖范围;”信息选择选择一部分车辆参加本轮训练。②Model distribution:模型下发。③车辆收到完整模型后,不一定直接使用全部参数,而是先进行模型稀疏化(绿色节点表示保留下来的参数,白色节点表示被剪掉的参数。)。④Local training:本地训练。⑤车辆完成本地训练后,把稀疏模型更新上传给边缘服务器 。⑥服务器收到多个车辆上传的稀疏模型后,把它们进行聚合。
7.2 图2解释
展示的是MAVFL 如何通过优化算法,计算出“选哪些车、每辆车保留多少模型参数、分多少带宽”。(优化问题求解流程图)
7.3 图3解释
横轴:Delay,单位是秒,表示训练过程中已经消耗的时间。(越靠左达到目标,说明训练越快)
纵轴:minADE,单位是米,表示预测轨迹与真实轨迹之间的平均位置误差。(越小越好)
红线是作者提出的方法……
7.4 图4解释
这张图是任务1的
7.5 图5解释
这张图比较的是 Argoverse + LaneGCN 轨迹预测任务中(两种速度下),三种方法达到目标预测效果所需要的训练轮数、训练延迟
7.6 图6解释
另外一个任务的……
7.7 图7解释
Proposed:作者提出的 MAVFL 车辆选择算法;
Heuristic:根据简单规则选择车辆;
Random:随机选择车辆。
左边两幅图对应任务二,右边两幅图对应任务一!主要用来验证:在不改变任务和模型的情况下,不同“选车策略”对训练效果的影响。
7.8 图8解释
图a:带宽对训练延迟的影响
图b:GBD 算法的收敛过程,x轴迭代次数,y轴上下界的数值
图c:MAVFL 与穷举搜索的比较,x轴迭代次数,y轴Lower Bound 的数值
bound含义解释:随着不断迭代,最优值的上下范围最终不断接近……
8. 实验(表)
8.1 表1解释
表1是符号表,这里不详细说
8.2 表2解释
这张表是论文的仿真参数表,后续写论文可以参考下这表格式,也搞一个这种表。
8.3 表3解释
论文的 最终综合结果表,左边是任务一,右边是任务二,proposed是作者的方法,其它4个是对比方法
左边指标为 :训练延迟、准确率、通信开销;
右边指标为:训练延迟、minADE、通信开销;






