本发明涉及无线通信，特别是一种基于ris的新能源场站无线传输方法及系统。
背景技术：
1、随着新能源产业的蓬勃发展，风电场、光伏电站等新能源场站的规模不断扩大，其通信需求日益复杂。传统的无线通信技术在这类场景中面临诸多挑战。一方面，新能源场站通常分布广泛，地形复杂，传统基站覆盖难度大，信号质量不稳定；另一方面，场站内大型金属结构众多，如风力发电机组和光伏板阵列，造成严重的多径效应和信号衰减。此外，新能源场站的动态特性显著，如风机旋转、光伏板角度调整等，使得无线信道呈现高度时变特性。这些因素导致传统无线通信系统在新能源场站中难以实现稳定、高效的数据传输，制约了场站的智能化运维和高效管理。
2、近年来，可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface,ris)技术因其能够主动调控电磁波传播环境而备受关注。ris通过精确控制其表面单元的电磁特性，可以实现入射电磁波的定向反射、折射或散射，从而优化无线信道。然而，现有ris技术在新能源场站应用中仍存在诸多局限性：首先，缺乏针对新能源场站复杂电磁环境的精确理论模型，难以充分发挥ris的性能潜力；其次，现有ris控制算法多为静态优化，难以适应新能源场站高度动态的通信需求；再者，单一性能指标的优化难以满足新能源场站多样化的通信需求，如覆盖范围、能量效率、数据吞吐量等的权衡。
3、现有的新能源场站无线通信技术面临着覆盖范围受限、信号质量不稳定、能源效率低下等问题。本发明提出的基于ris的新能源场站无线传输方法旨在解决上述问题，通过结合ris技术与多目标优化算法，实现对新能源场站复杂电磁环境的精确建模和动态优化控制。
技术实现思路
1、鉴于现有的新能源场站无线通信技术中存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明所要解决的问题在于现有的新能源场站无线通信技术面临着覆盖范围受限、信号质量不稳定、能源效率低下等问题。
3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
4、第一方面，本发明实施例提供了一种基于ris的新能源场站无线传输方法，其包括，
5、在新能源场站部署ris系统和传感器网络，并实时收集场站数据；所述ris系统包括多个ris单元；
6、根据所述场站数据构建所述ris单元的理论模型，并基于所述理论模型设计调控算法；
7、根据所述场站数据和所述理论模型的输出，构建多目标优化模型，根据多目标优化结果，采用所述调控算法动态调整ris单元，实现最优无线传输。
8、作为本发明所述基于ris的新能源场站无线传输方法的一种优选方案，其中：所述理论模型仅能够预测单个ris单元的响应，还能模拟整个阵列的集体行为如下式所示：
9、
10、其中，θi为入射角，θr为反射角，k0为波数，ei为入射电场，er为反射电场，hi为入射磁场，hr为反射磁场，et为总电场，ht为总磁场，n为ris单元数量，en为第n个ris单元的电场，hn为第n个ris单元的磁场。
11、作为本发明所述基于ris的新能源场站无线传输方法的一种优选方案，其中：所述调控算法，通过设置期望方向上的波束强度或多个波束，反向确定ris单元的相位和幅度，目标函数如下：
12、
13、其中，an和φn分别表示第n个ris单元的幅度和相位，表示期望的相位调整量，wi为权重系数，m为期望方向的数量，n为ris单元的数量。
14、作为本发明所述基于ris的新能源场站无线传输方法的一种优选方案，其中：所述调控算法动态调整ris单元包括，
15、基于收集到的场站数据，根据所述理论模型确定最优的波束方向和形状，根据所述调控算法确定每个ris单元所需的相位和幅度调整值，并将所述调整值转换为具体的控制信号，控制信号通过高速dac转换为模拟电压信号，每个ris单元中的二极管根据驱动信号改变其状态，二极管状态的改变导致ris单元的电磁特性发生变化，从而改变入射电磁波的相位和幅度，所有ris单元的协同作用形成了期望的波束方向和形状。
16、作为本发明所述基于ris的新能源场站无线传输方法的一种优选方案，其中：所述多目标优化模型包括信噪比、数据吞吐量、覆盖面积以及能量效率，通过寻求最小化多个目标函数的加权和进行优化，如下式所示：
17、
18、其中，ψris为ris系统的优化目标函数，寻求最小化多个目标函数的加权和，θ为ris单元的相位调整向量，α为ris单元的振幅调整向量，n为优化目标的数量，wi为第i个目标的权重，fi为第i个目标函数。
19、作为本发明所述基于ris的新能源场站无线传输方法的一种优选方案，其中：所述多目标优化模型还包括针对各个目标设置约束条件；
20、所述约束条件包括相位约束、振幅约束以及总功率约束。
21、作为本发明所述基于ris的新能源场站无线传输方法的一种优选方案，其中：所述最优无线传输包括，
22、在目标覆盖区域内实现预定的最小信噪比；
23、达到指定的数据吞吐量阈值；
24、最大化有效覆盖面积；
25、在满足上述条件的同时，最小化系统能量消耗。
26、第二方面，本发明实施例提供了一种基于ris的新能源场站无线传输系统，其包括：
27、采集与部署模块，用于在新能源场站部署ris系统和传感器网络，并实时收集场站数据；
28、模型构建模块，用于根据所述场站数据构建所述ris单元的理论模型，根据所述场站数据和所述理论模型的输出，构建多目标优化模型；
29、动态调控模块，用于根据上述理论模型设计调控算法，根据多目标优化结果，采用所述调控算法动态调整ris单元，实现最优无线传输。
30、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于ris的新能源场站无线传输方法的任一步骤。
31、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于ris的新能源场站无线传输方法的任一步骤。
32、本发明有益效果为通过采用先进的界面电磁学原理和精心设计的亚波长尺度周期性结构，实现了对电磁波的精确操控，大幅提升了系统的电磁响应特性和调控能力。其次，创新的ris单元设计和阵列布局有效减少了单元间的互耦效应，显著提高了系统的整体效率。方案支持平面和曲面结构的灵活实现，极大地增强了系统在复杂新能源场站环境中的适应性。此外，基于maxwell方程组和floquet理论建立的精确电磁场理论模型，为系统提供了可靠的理论基础，使得对ris单元和整个阵列的行为预测更加准确。创新的相位和幅度调控算法，结合梯度下降法和遗传算法，不仅实现了单一波束的精确控制，还支持多波束同时成形，大幅提升了系统在复杂通信场景中的适应能力。使用二极管替代传统t/r组件的设计，显著降低了系统成本，同时通过精确的控制策略保证了性能。分布式传感器网络的引入使系统能够实时感知环境变化，结合多目标优化框架，实现了对信噪比、数据吞吐量、覆盖面积和能量效率等多个关键性能指标的综合优化。这种动态自适应的优化方法使系统能够在保证通信质量的同时，最大化覆盖范围并优化能量效率，有效解决了新能源场站复杂、动态环境下的无线通信挑战。总体而言，该方案在提升通信质量、扩大覆盖范围、优化能源利用和适应复杂环境等方面都展现出了显著的优越性，为新能源场站的智能化运维和高效管理提供了强有力的技术支持。
1.一种基于ris的新能源场站无线传输方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于ris的新能源场站无线传输方法，其特征在于：所述理论模型仅能够预测单个ris单元的响应，还能模拟整个阵列的集体行为如下式所示：
3.如权利要求2所述的基于ris的新能源场站无线传输方法，其特征在于：所述调控算法，通过设置期望方向上的波束强度或多个波束，反向确定ris单元的相位和幅度，目标函数如下：
4.如权利要求3所述的基于ris的新能源场站无线传输方法，其特征在于：所述调控算法动态调整ris单元包括，
5.如权利要求4所述的基于ris的新能源场站无线传输方法，其特征在于：所述多目标优化模型包括信噪比、数据吞吐量、覆盖面积以及能量效率，通过寻求最小化多个目标函数的加权和进行优化，如下式所示：
6.如权利要求5所述的基于ris的新能源场站无线传输方法，其特征在于：所述多目标优化模型还包括针对各个目标设置约束条件；
7.如权利要求5所述的基于ris的新能源场站无线传输方法，其特征在于：所述最优无线传输包括，
8.一种基于ris的新能源场站无线传输系统，基于权利要求1～7任一所述的基于ris的新能源场站无线传输方法，其特征在于：包括，
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的基于ris的新能源场站无线传输方法的步骤。
10.一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：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述的基于ris的新能源场站无线传输方法的步骤。
