【技术实现步骤摘要】
本申请属于电力系统的无线传感网路信道分配，具体地，涉及一种无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法及系统。
技术介绍
1、在无线传感网络中，信道分配机制是一种降低干扰，确保数据高效、可靠传输的重要手段。对于传感器节点较多、包含多个子网络的无线传感网络，如何合理分配有限的信道资源，以减小同频干扰、提高频谱效率，是亟需考虑的重要问题之一。尤其是在电磁环境更加复杂的变电站场景下，不完全可知的电磁环境对业务数据的可靠、高效传输带来了更大的挑战。
2、当前无线传感网络中的信道分配方法主要分为两类，一类是针对时不变信道的分配方法，如分布式信道分配方法等，这一类方法每个用户或节点根据自身的信道质量和需求来选择合适的信道或资源块。变电站场景下的信道状态受到电磁干扰的影响，一般呈现动态变化的特点，此类方法难以应对。另一类则是针对时变信道的分配方法，例如利用反馈神经网络对时变信道进行预测或者根据信道的时变特性进行动态信道分配，以优化频谱资源的利用。
3、但是上述现有技术均未考虑变电站环境的电磁干扰，不适用于存在电磁干扰的变电站环境。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，解决了已有的信道分配方法不适用于存在电磁干扰的变电站环境，以及无法保障业务传输时延的问题。
2、本专利技术采用如下的技术方案。
3、本专利技术的第一方面提供了一种无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，应用于变电站环境
4、对各信道的电磁干扰强度进行预测，获得电磁干扰强度值；
5、以汇聚节点为智能体，基于多智能体强化学习构建信道分配模型，通过智能体与无线传感网络环境进行交互，对信道分配模型进行迭代训练，获取在不同电磁干扰强度和不同数据传输需求下信道分配策略；
6、汇聚节点根据接收到的传感节点发送的数据传输请求，结合电磁干扰强度值和当前信道分配情况，基于信道分配模型输出的信道分配策略为传感节点实时分配最优信道。
7、可选地，基于预先训练的电磁干扰强度预测模型对各信道的电磁干扰强度进行预测，获得电磁干扰强度值。
8、可选地对各信道的电磁干扰强度进行预测，获得电磁干扰强度值包括：
9、将所有传感节点不接入汇聚节点，获取各信道连续时隙内完整的电磁干扰强度数据；
10、对电磁干扰强度数据进行归一化处理后，进行分组，分为训练数据集合和预测数据集，并将各数据集中的电磁干扰强度数据处理成统一的格式；
11、利用各信道连续时隙内完整的电磁干扰强度数据对电磁干扰强度预测模型完成训练，其中，训练过程中batch设置为1，epoch设置为4；
12、将所有传感节点按需求接入汇聚节点，当信道空闲时，获取实测值作为信道的电磁干扰强度值，当信道被占用时，使用电磁干扰强度预测模型输出的预测值作为信道的电磁干扰强度值。
13、可选地，复合奖励函数按照如下公式表达：
14、
15、其中，
16、rc(t)为第t时隙传输速率奖励，
17、rf(t)为第t时隙时延惩罚，
18、为传输速率奖励的权值系数，
19、为时延惩罚的权值系数。
20、可选地，传输速率奖励的权值系数和时延惩罚的权值系数按如下公式计算：
21、
22、
23、其中，
24、为信道l的电磁干扰阈值，
25、为第t时隙变电站环境下信道l的电磁辐射干扰。
26、可选地，按照如下公式计算传输速率奖励：
27、
28、
29、其中，
30、rc(t)为第t时隙传输速率奖励，
31、kl(t)为第t时隙相邻的汇聚节点所在子网络的同频干扰，
32、为第t时隙变电站环境下信道l的电磁辐射干扰，
33、为第t时隙编号为n的汇聚节点为编号为nj的传感节点分配信道l的决策，
34、σ为环境噪声功率，
35、p为传感节点的发射功率。
36、可选地，由传感节点判断是否在业务最大传输时延内完成任务，若完成，则时延惩罚为0，否则，时延惩罚为一个预设值，预设值大于0，且当剩余业务数据包大小减小到负数时，设置剩余业务数据包的数量为0；
37、按照如下公式计算时延惩罚：
38、
39、其中，
40、为编号为nj的传感节点传输任务所需的最大业务传输时延，
41、为编号为nj的传感节点剩余业务数据包大小，
42、为编号为nj的传感节点通过信道l向编号为n的汇聚节点的数据传输量。
43、可选地，按照如下公式计算智能体的损失值：
44、
45、其中，
46、qtot(s(t),a(t)；θ)为智能体在第t时隙全局环境观测状态和第t时隙信道分配决策下的价值函数，
47、s(t)为第t时隙全局环境观测状态，
48、a(t)为第t时隙信道分配决策，a′(t+1)为第t+1时隙的信道分配决策，
49、θ为网络参数，θ′为网络参数在t+1时隙更新过的值，
50、γ为奖励折扣，
51、为采样的样本集合，
52、r(t)为复合奖励函数。
53、本专利技术的第二方面提供了一种无线传感网冲突避免和业务保障信道分配系统，应用于变电站环境下的无线传感网络，所述无线传感网络包括传感节点、汇聚节点和接入节点，传感节点采集变电设备的运行数据，将数据经过分配的信道传输给其所在子网络的汇聚节点，由汇聚节点转发给接入节点，所述系统包括：
54、电磁干扰预测模块，用于对各信道的电磁干扰强度进行预测，获得电磁干扰强度值；
55、信道分配学习模块，用于以汇聚节点为智能体，基于多智能体强化学习构建信道分配模型，所述信道分配模型与无线传感网络环境进行交互，学习不同电磁干扰和数据传输需求下各汇聚节点信道分配的经验，输出信道分配策略；
56、信道分配模块，用于根据接收到的传感节点发送的数据传输请求，结合电磁干扰强度值和当前信道分配情况，基于信道分配模型为传感节点实时分配最优信道。
57、本专利技术的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现上述无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法。
58、本专利技术的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，应用于变电站环境下的无线传感网络，所述无线传感网络包括传感节点、汇聚节点和接入节点，传感节点采集变电设备的运行数据，将数据经过分配的信道传输给其所在子网络的汇聚节点，由汇聚节点转发给接入节点，其特征在于，所述方法包括以下内容：
2.根据权利要求1所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
7.根据权利要求4所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
8.根据权利要求1至7任一项所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
9.一种利用权利要求1至8任一项所述无线传感网冲突
10.一种电子设备，包括处理器及存储介质；其特征在于：
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，应用于变电站环境下的无线传感网络，所述无线传感网络包括传感节点、汇聚节点和接入节点，传感节点采集变电设备的运行数据，将数据经过分配的信道传输给其所在子网络的汇聚节点，由汇聚节点转发给接入节点，其特征在于，所述方法包括以下内容：
2.根据权利要求1所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的无线传感网冲突避免和业务保障信道分配方法，其特征在于：
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东磊，陆阳，付俭定，成林，王育恒，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。