本發明涉及可重構智能表面,尤其涉及一種虛擬電廠可重構智能表面增強控制方法、裝置、設備及介質。
背景技術:
1、虛擬電廠用于聚合和協調分布式電源、儲能與各調負荷,通過測量、通信與控制實現跨區域的有序并網與調度,其運行依賴穩定、可擴展的通信系統與調控平臺。虛擬電廠的典型通信需求包括:對多類分布式資源進行狀態采集、指令下發與事件聯動,對通信鏈路的時延、抖動與丟包率提出明確約束。
2、在大規模站區、廠區與園區場景中,存在由金屬設備、建筑結構導致的非視距傳播與盲區問題,常規做法依賴于基站選址優化、室分覆蓋、被動器件引導等方式,但在部分工況下仍存在覆蓋與抗遮擋不足的問題。這一類場景促使業界關注通過可重構電磁環境技術進行覆蓋增強的方案。具體做法為在變電站室內覆蓋建模與ris(可重構智能超表面(reconfigurable?intelligent?surface)),是一種通過動態調控電磁波反射、折射等特性來優化無線信號覆蓋的技術。
3、可重構智能表面由大規模超材料/反射單元與控制電路構成,可在給定量化步進內調節反射相位與幅度,以改變入射電磁波的傳播方向與幅度分布,從而改善覆蓋或抑制干擾。
4、現有的可重構智能表面站內覆蓋增強方案,主要是在變電站內關鍵位置部署可重構智能表面,利用入射與出射路徑的幾何關系確定相位量化配置,將反射能量定向引導至非視距區域;為得到部署與配置所需的信道信息,通常構建攝像跟蹤模型或確定性傳播模型,并在工程上采用近似建模以降低計算成本。
5、然而,現有方案存在以下一些問題,導致虛擬電廠可重構智能表面增強覆蓋控制效果較差:
6、1)在部署多塊可重構智能表面時,通常假設其之間相互獨立或通過固定間距隔離,當多塊表面同時激活且覆蓋區域交疊時,可能產生方式信號混疊,使鏈路間干擾增大,降低系統整體覆蓋質量。
7、2)現有方案大多在配置階段通過信道建模計算相位矩陣,在電力現場復雜電磁環境中,建模存在不可避免的偏差,導致反射配置與真實信道狀態不一致,容易出現配置性能隨環境變化劣化的問題。
8、3)現有方案往往還對每個反射單元分別下發相位和幅度指令,當表面規模較大時,配置鏈路負載過高、配置時延較長,難以滿足虛擬電廠場景下高頻次動態調度的實時性要求。
9、4)現有方案未針對ris配置、數據發送和反饋回傳之間的操作順序建立統一的幀結構,執行時序依賴各模塊本地調度,易出現配置與發送操作重疊、反饋數據與配置指令沖突等情況,造成任務執行不完整或調度不穩定。
10、5)可重構智能表面可能持續輸出異常反射信號干擾系統通信,且調度系統無法感知故障并做資源重分配,降低系統穩定性與可運維性。
技術實現思路
1、本發明提供了一種虛擬電廠可重構智能表面增強覆蓋控制方法、裝置、設備及介質,用于解決虛擬電廠可重構智能表面增強覆蓋控制效果較差的技術問題。
2、本發明提供了一種虛擬電廠可重構智能表面增強覆蓋控制方法,所述方法包括:
3、采集虛擬電廠中各節點的狀態信息,并采用所述狀態信息生成每個節點的調度權重和分區數量;
4、計算每個所述節點的預估通信效益值;
5、采用所述調度權重和所述預估通信效益值,為每個節點分配可重構智能表面,生成各可重構智能表面的服務指派變量;
6、根據所述各可重構智能表面的服務指派變量和所述分區數量構造每個可重構智能表面的分區分配方案,并根據所述分區分配方案將反射單元劃分至若干子面板;
7、計算每個子面板上各反射單元的入射信號與出射信號的相位,并根據所述相位生成各可重構智能表面的反射矩陣;
8、根據各可重構智能表面經反射矩陣調整后的反射路徑信道和所述調度權重,確定滿足發射功率約束的發射向量;
9、依據各可重構智能表面的服務指派變量與預設地理扇區映射為各可重構智能表面進行時隙資源分配,得到時隙資源分配方案;
10、根據所述發射向量和所述時隙資源分配方案進行數據發送。
11、可選地,所述計算每個所述節點的預估通信效益值的步驟,包括:
12、根據接入點到各可重構智能表面的第一信道矩陣、各可重構智能表面到各節點的第二信道矩陣以及各節點的直達信道信息計算每個節點的預估通信效益值。
13、可選地,所述計算每個子面板上各反射單元的入射信號與出射信號的相位,并根據所述相位生成各可重構智能表面的反射矩陣的步驟,包括:
14、獲取每個子面板上各反射單元的入射信號的第一復系數和所述出射信號的第二復系數;
15、計算所述第一復系數和所述第二復系數的乘積,并對所有所述乘積進行求和,得到每個所述子面板的相位角;
16、將所述相位角的相反數作為目標相位值,并在預設相位量化集合中選取最接近的相位值作為該子面板的統一相位值;
17、將所述統一相位值設置到所述子面板內的全部反射單元;
18、為所述子面板配置統一的幅度控制值;
19、采用所述統一相位值和所述幅度控制值生成所述子面板的反射配置;
20、采用所述反射配置生成各可重構智能表面的反射矩陣。
21、可選地,所述根據各可重構智能表面經反射矩陣調整后的反射路徑信道和所述調度權重,確定滿足發射功率約束的發射向量的步驟,包括:
22、根據節點的直達信道信息與各可重構智能表面經反射矩陣調整后的反射路徑信道,計算各節點的等效信道向量;
23、基于各節點的調度權重和等效信道向量構建加權二次型矩陣;
24、計算所述加權二次型矩陣的主特征向量;
25、對所述主特征向量進行歸一化,得到歸一化向量;
26、按照預設最大發射功率對所述歸一化向量進行縮放,得到滿足發射功率約束的發射向量。
27、可選地,所述依據各可重構智能表面的服務指派變量與預設地理扇區映射為各可重構智能表面進行時隙資源分配,得到時隙資源分配方案的步驟,包括:
28、依據各可重構智能表面的服務指派變量與預設地理扇區映射,構建可重構智能表面之間的扇區沖突關系圖,并確定存在沖突的沖突組合;
29、基于該沖突關系圖生成空間-時隙編排表;
30、根據所述空間-時隙編排表,將所述沖突組合分配至不同的時隙,得到時隙資源分配方案。
31、可選地,所述節點部署有覆蓋反饋代理;所述依據各可重構智能表面的服務指派變量與預設地理扇區映射為各可重構智能表面進行時隙資源分配,得到時隙資源分配方案的步驟之后,還包括:
32、通過所述覆蓋反饋代理采集對應節點的鏈路質量測量值;
33、根據所述等效信道向量和所述發射向量計算預測鏈路質量;
34、計算所述鏈路質量測量值和所述預測鏈路質量的殘差;
35、根據所述殘差確定待校準扇區;
36、根據所述殘差對所述待校準扇區進行鏈路模板校準及調度權重調整。
37、可選地,還包括:
38、當檢測到配置執行異常或接收到可重構智能表面返回的異常狀態碼時,向所述可重構智能表面下發安全反射狀態指令,所述安全反射狀態指令用于將所述可重構智能表面的所有反射單元的相位設置為0。
39、本發明還提供了一種虛擬電廠可重構智能表面增強覆蓋控制裝置,包括:
40、調度權重與分區數量生成模塊,用于采集虛擬電廠中各節點的狀態信息,并采用所述狀態信息生成每個節點的調度權重和分區數量;
41、預估通信效益值計算模塊,用于計算每個所述節點的預估通信效益值;
42、服務指派變量生成模塊,用于采用所述調度權重和所述預估通信效益值,為每個節點分配可重構智能表面,生成各可重構智能表面的服務指派變量;
43、分區分配方案生成模塊,用于根據所述各可重構智能表面的服務指派變量和所述分區數量構造每個可重構智能表面的分區分配方案,并根據所述分區分配方案將反射單元劃分至若干子面板;
44、反射矩陣生成模塊,用戶計算每個子面板上各反射單元的入射信號與出射信號的相位,并根據所述相位生成各可重構智能表面的反射矩陣;
45、發射向量確定模塊,用于根據各可重構智能表面經反射矩陣調整后的反射路徑信道和所述調度權重,確定滿足發射功率約束的發射向量;
46、時隙資源分配模塊,用于依據各可重構智能表面的服務指派變量與預設地理扇區映射為各可重構智能表面進行時隙資源分配,得到時隙資源分配方案;
47、發射模塊,用于根據所述發射向量和所述時隙資源分配方案進行數據發送。
48、本發明還提供了一種電子設備,所述設備包括處理器以及存儲器:
49、所述存儲器用于存儲程序代碼,并將所述程序代碼傳輸給所述處理器;
50、所述處理器用于根據所述程序代碼中的指令執行如上任一項所述的虛擬電廠可重構智能表面增強覆蓋控制方法。
51、本發明還提供了一種計算機可讀存儲介質,所述計算機可讀存儲介質用于存儲程序代碼,所述程序代碼用于執行如上任一項所述的虛擬電廠可重構智能表面增強覆蓋控制方法。
52、從以上技術方案可以看出,本發明具有以下優點:本發明通過建立權重調度驅動機制,實現可重構智能表面配置與電力業務調控優先級、任務時限和業務類型等運行狀態聯動,使關鍵節點優先獲得覆蓋資源,保障調控可靠性。本發明還通過建立扇區沖突關系進行時隙分配,避免多塊智能表面在空間重疊區域同時激活,消除多設備協作下的反射干擾沖突。本發明還將大規模反射單元劃分為若干子面板統一配置相位和幅度,減少指令數量與配置耗時,提高系統在高頻詞動態調度下的實時性。