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面向智能交通的安全高效个性化联邦学习框架

王逸飞 胡颍 蔡婷 陈炜 吴雨芯 李晓丽 叶志伟

计算机应用研究2026,Vol.43Issue(3):712-719,8.
计算机应用研究2026,Vol.43Issue(3):712-719,8.DOI:10.19734/j.issn.1001-3695.2025.08.0268

面向智能交通的安全高效个性化联邦学习框架

Secure and efficient personalized federated learning framework for intelligent transportation

王逸飞 1胡颍 1蔡婷 1陈炜 2吴雨芯 3李晓丽 3叶志伟1

作者信息

  • 1. 湖北工业大学 计算机学院,武汉 430068||湖北工业大学 绿色智能算力网络湖北省重点实验室,武汉 430068
  • 2. 湖北工业大学 计算机学院,武汉 430068
  • 3. 湖北文理学院计算机学院,湖北襄阳 441053
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摘要

Abstract

Blockchain-federated learning(FL)integration enables decentralized and privacy-preserving collaboration in intel-ligent transportation systems,but device heterogeneity,non-IID data,and single-chain bottlenecks limit scalability and effi-ciency.This paper proposed a secure and cost-efficient personalized federated learning(SCPFL)framework.By leveraging blockchain sharding,SCPFL supported parallel training and aggregation across regions,while a cosine-similarity-based perso-nalization method balanced individual adaptation and cross-shard knowledge sharing.A dual mechanism of filtering and incen-tives further enhanced robustness and participation.Experiments on CIFAR-10,MNIST,and German traffic sign recognition benchmark(GTSRB)datasets show that SCPFL improves accuracy by up to 18.3%and accelerates convergence by 50%com-pared with the state-of-the-art personalized baselines(e.g.,Ditto).In terms of system efficiency,SCPFL achieves 53%higher throughput and reduces processing time,CPU,and memory usage by 33.3%,17.7%,and 19.7%over traditional main-subchain FL architectures.

关键词

个性化联邦学习/区块链分片/安全/激励机制/智能交通系统

Key words

personalized federated learning/sharding blockchain/security/incentive mechanism/intelligent transportation system(ITS)

分类

信息技术与安全科学

引用本文复制引用

王逸飞,胡颍,蔡婷,陈炜,吴雨芯,李晓丽,叶志伟..面向智能交通的安全高效个性化联邦学习框架[J].计算机应用研究,2026,43(3):712-719,8.

基金项目

国家自然科学基金资助项目(62302154,U23A20318,62306108,62376089) (62302154,U23A20318,62306108,62376089)

湖北省自然科学基金资助项目(2024AFB882) (2024AFB882)

湖工大博士科研启动基金资助项目(XJ2022006701) (XJ2022006701)

智能感知系统与安全教育部重点实验室开放基金资助项目(KLISSS202404) (KLISSS202404)

湖北省教育厅科研重点项目(D20242602) (D20242602)

湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划资助项目(T2023007) (T2023007)

计算机应用研究

1001-3695

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