北京信息科技大学学报(自然科学版)

2025, v.40;No.167(05) 17-26

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基于联邦学习的时空信息融合车辆轨迹预测
Vehicle trajectory prediction based on spatio-temporal information fusion with federated learning

赵放,蔡英

摘要(Abstract):

传统车辆轨迹预测方法依赖集中式训练,难以满足车联网环境下数据隐私保护和分布式协同的需求。现有基于联邦学习的轨迹预测方法在时空特征建模上存在不足,往往忽略车辆间的空间交互关系,对时空特征的挖掘不充分,且缺乏高效的模型聚合策略。对此,结合多模态时空图注意力网络(multimodal spatio-temporal graph attention network, MSTGAT)和双重权重联邦聚合(dual-weight federated aggregation, DWFA)算法,提出了一种基于联邦学习的时空信息融合轨迹预测方法 DWFA-MSTGAT。MSTGAT结合多尺度时间卷积和改进的Transformer编码器,以捕捉车辆轨迹不同尺度的时序依赖关系,利用时空图网络建模车辆间的动态交互,实现对时空特征的有效表征;DWFA综合考虑客户端模型性能和数据量,优化全局模型更新,提升模型在异构数据环境下的泛化能力。实验结果表明,DWFA-MSTGAT在保护数据隐私的同时,提高了轨迹预测的准确性,优于现有集中式和联邦学习方法。

关键词(KeyWords): 车辆轨迹预测;深度学习;联邦学习;Transformer;图注意力网络

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(61672106)

作者(Author): 赵放,蔡英

DOI: 10.16508/j.cnki.11-5866/n.2025.05.003

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