9、使用Q学习进行导航:深度Q网络的实践

使用Q学习进行导航:深度Q网络的实践

在深度学习领域,Q学习是一种强大的强化学习技术,可用于解决各种决策问题。本文将介绍如何使用Q学习来训练一个神经网络,使其能够在Gridworld游戏中找到最优路径。

1. 构建神经网络

我们将构建一个三层的神经网络,其宽度分别为164(输入层)、150(隐藏层)和4(输出层)。你可以尝试添加更多的隐藏层或调整隐藏层的大小,以获得更好的结果。为了便于在个人CPU上进行训练,我们选择了一个相对较浅的网络结构。

import numpy as np
import torch
from Gridworld import Gridworld
import random
from matplotlib import pylab as plt

l1 = 64
l2 = 150
l3 = 100
l4 = 4

model = torch.nn.Sequential(
    torch.nn.Linear(l1, l2),
    torch.nn.ReLU(),
    torch.nn.Linear(l2, l3),
    torch.nn.ReLU(),
    torch.nn.Linear(l3, l4)
)

loss_fn = torch.nn.MSELoss()
learning_rate = 1e-3
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)
gamma = 0.9
epsilon = 1.0
2. 引入Gridworld游戏引擎
内容概要:本文介绍了一套针对智能穿戴设备的跑步/骑行轨迹记录系统实战方案,旨在解决传统运动APP存在的定位漂移、数据断层和路径分析单一等问题。系统基于北斗+GPS双模定位、惯性测量单元(IMU)和海拔传感器,实现高精度轨迹采集,并通过卡尔曼滤波算法修正定位误差,在信号弱环境下利用惯性导航补位,确保轨迹连续性。系统支持跑步与骑行两种场景的差异化功能,包括实时轨迹记录、多维度路径分析(如配速、坡度、能耗)、数据可视化(地图标注、曲线图、3D回放)、异常提醒及智能优化建议,并可通过蓝牙/Wi-Fi同步数据至手机APP,支持社交分享与专业软件导出。技术架构涵盖硬件层、设备端与手机端软件层以及云端数据存储,强调低功耗设计与用户体验优化。经过实测验证,系统在定位精度、续航能力和场景识别准确率方面均达到预期指标,具备良好的实用性和扩展性。; 适合人群:具备一定嵌入式开发或移动应用开发经验,熟悉物联网、传感器融合与数据可视化的技术人员,尤其是从事智能穿戴设备、运动健康类产品研发的工程师和产品经理;也适合高校相关专业学生作为项目实践参考。; 使用场景及目标:① 开发高精度运动轨迹记录功能,解决GPS漂移与断点问题;② 实现跑步与骑行场景下的差异化数据分析与个性化反馈;③ 构建完整的“终端采集-手机展示-云端存储”系统闭环,支持社交互动与商业拓展;④ 掌握低功耗优化、多源数据融合、动态功耗调节等关键技术在穿戴设备中的落地应用。; 阅读建议:此资源以真实项目为导向,不仅提供详细的技术实现路径,还包含硬件选型、测试验证与商业扩展思路,建议读者结合自身开发环境,逐步实现各模块功能,重点关注定位优化算法、功耗控制策略与跨平台数据同步机制的设计与调优。
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