应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法及装置与流程

本申请涉及通信传输技术邻域，具体涉及应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法及装置。

背景技术：

1、智能的直流照明系统中的led路灯与控制中心通过电力线载波通信（plc）传输控制信号，从而实现对led路灯的智能控制。然而，由于控制中心同时控制多个路灯，且路灯与路灯之间的间隔较远，直流线路上的电阻会使得控制信号在长距离的传输过程中会逐渐减弱，从而影响信号传输距离。针对上述问题，现有技术提出了使用路由转发技术从而提高信号传输距离的方法，在路由转发技术中，将每个路灯当成一个可以进行接收与转发信号的路由，从而提高传输距离。然而由于plc的速率较低，载波通信的数据不能被无限次转发，否则会导致占用信道时间过长，导致控制信号出现问题。

2、在进行信号转发过程中，通常只关注如何在满足所有路灯都接收到控制信号的前提下，使得占用信道时间最小；却并未考虑到电力线载波通信信道的时变性和强干扰性对与控制信号的干扰影响。虽然满足占用信道时间少的需求，但是却会出现路灯在转发信号时，其控制信号已经受到了较大的干扰的情况，若对受到了干扰的信号进行再次转发，会进一步影响控制信号的传输精度，使得后续路灯无法识别控制信号，导致控制信号的传输效果不好，不能实现路灯有效控制。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请的目的在于提供应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法及装置，所采用的技术方案具体如下：

2、本申请实施例提供了应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，包括以下步骤：

3、获取直流照明系统中每个集中器控制的各路灯的电流数据；

4、针对各集中器，基于任意相邻两个路灯的电流数据之间的相关关系，以及任意相邻两个路灯的电流数据之间的偏差情况，构建所述任意相邻两个路灯之间的电流差异指数，并结合所述任意相邻两个路灯之间的电流差异指数与其他任意相邻两个路灯之间的电流差异指数的差异程度，确定所述任意相邻两个路灯之间电力线的噪声干扰指数；

5、分析任意相邻两个路灯的电压降差异及所接收到的控制信号的差异情况，结合所述任意相邻两个路灯之间的电流差异指数，计算所述任意相邻两个路灯之间电力线的信号影响指数；

6、根据集中器下发的控制信号与终点路灯接收的控制信号之间的时域差异以及频域差异，构建时域差异系数及频域差异系数，结合集中器下发控制信号和各路灯接收控制信号的时间戳的变化情况，构建信号传输的整体受损指数；

7、将各集中器及其控制的路灯作为节点构建各图模型，并结合所述噪声干扰指数、所述信号影响指数以及所述整体受损指数，采用优化算法获取各集中器的最佳路由转发路径。

8、优选的，所述任意相邻两个路灯之间的电流差异指数的表达式为：

9、；式中，为第u个与第v个路灯之间电力线的电流差异指数；b为第u个与第v个路灯的偏离正弦指数，其中，各路灯在所有采集时刻的电流数据组成各路灯的电流序列，分别计算第u个、第v个路灯的电流序列与对应的标准正弦信号之间的dtw距离，两个dtw距离的平均值为偏离正弦指数；p为第u个与第v个路灯的电流序列之间的皮尔逊相关系数的绝对值；为避免分母为零的常数。

10、优选的，所述任意相邻两个路灯之间电力线的噪声干扰指数的表达式为：

11、；式中，、分别为第u个与第v个路灯之间电力线的噪声干扰指数、电流差异指数；表示为第n个与第n+1个路灯之间电力线的电流差异指数；m为路灯的个数。

12、优选的，所述任意相邻两个路灯之间电力线的信号影响指数的表达式为：

13、；式中，分别为第u个与第v个路灯之间电力线的信号影响指数、电流差异指数；为第u个与第v个路灯之间的电压降偏差，其中，分别统计第u个、第v个路灯在所有时刻下的电压降的平均值，两个平均值之间的绝对差值为第u个与第v个目标路灯之间的电压降偏差；为避免分母为零的常数；为第u个与第v个路灯的控制信号之间的dtw距离；、分别为第u个、第v个路灯接收到的控制信号的平均幅值。

14、优选的，时域差异系数的构建包括：对集中器下发的控制信号以及终点路灯接收到的控制信号进行解调，分别对解调后的信号进行采样处理，构建下发序列、接收序列，统计下发序列与接收序列之间偏度的绝对差值，作为时域差异系数，其中，终点路灯为距离集中器最远的路灯。

15、优选的，频域差异系数的构建包括：对下发序列和接收序列进行频域变换，分别获取下发序列和接收序列频域变换后两个频域信号的频谱熵，将两个频谱熵之间的绝对差值作为频域差异系数。

16、优选的，所述信号传输的整体受损指数的表达式为：

17、；式中，k为信号传输的整体受损指数；l为时延波动系数，其中，将集中器下发控制信号的时间戳和各个路灯接收控制信号的时间戳，按照从小到大排列组成时间戳序列，将时间戳序列的一阶差分序列的方差作为时延波动系数；s为时域差异系数；o为频域差异系数。

18、优选的，所述各集中器的最佳路由转发路径的获取包括：

19、根据图模型中任意两个相连节点之间的信号影响指数与噪声干扰指数构建蚁群算法中的信息素参数，采用蚁群算法获取图模型中的最佳路由转发路径，其中，目标函数为：；式中，y为目标函数值；t为在信号传输过程中进行路由转发次数；k为信号传输的整体受损指数；

20、约束条件为：；式中，n为图模型中节点的个数；t表示为预设通信跳数；表示为图模型中的第i、j个节点之间的通信跳数，其中，若节点i、j相邻，则节点i、j的通信跳数为1；若节点i到节点j且节点j到节点k，则节点i、k的通信跳数为2，以此类推。

21、本申请实施例还提供了应用于直流照明系统的电力线载波信号传输装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

22、由以上可见，本申请提供的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法及装置，至少具有如下有益效果：

23、本申请考虑到不同相邻路灯之间的电力线所包含的噪声干扰并不一致，构建噪声干扰指数，来反映相邻路灯之间的电力线的噪声干扰；之后考虑到负载也会对载波信号造成严重削减，构建信号影响指数，从而全面反映电力线对于载波信号的影响程度；最后通过构建整体受损指数，计算集中器的下发的控制信号在传输过程中的受干扰程度，从而反映信号转发的效果；

24、本申请针对现有技术只考虑占用信道时间最短，却导致信号受到较大干扰，影响识别精度的问题，本申请通过整体受损指数与寻优算法，从而定位最适合进行信号转发的路灯节点，既满足了占用信道时间短，还能保证信号的识别精度，从而提高了载波信号的传输效果。

技术特征：

1.应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，所述任意相邻两个路灯之间的电流差异指数的表达式为：

3.如权利要求1所述的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，所述任意相邻两个路灯之间电力线的噪声干扰指数的表达式为：

4.如权利要求1所述的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，所述任意相邻两个路灯之间电力线的信号影响指数的表达式为：

5.如权利要求1所述的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，时域差异系数的构建包括：对集中器下发的控制信号以及终点路灯接收到的控制信号进行解调，分别对解调后的信号进行采样处理，构建下发序列、接收序列，统计下发序列与接收序列之间偏度的绝对差值，作为时域差异系数，其中，终点路灯为距离集中器最远的路灯。

6.如权利要求5所述的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，频域差异系数的构建包括：对下发序列和接收序列进行频域变换，分别获取下发序列和接收序列频域变换后两个频域信号的频谱熵，将两个频谱熵之间的绝对差值作为频域差异系数。

7.如权利要求1所述的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，所述信号传输的整体受损指数的表达式为：

8.如权利要求1所述的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，所述各集中器的最佳路由转发路径的获取包括：

9.如权利要求8所述的应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法，其特征在于，采用蚁群算法搜索最佳路由转发路径过程中，将任意两个相连节点之间的信号影响指数与噪声干扰指数的和值的倒数，作为任意两个相连节点之间边的信息素。

10.应用于直流照明系统的电力线载波信号传输装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9任意一项所述方法的步骤。

技术总结本申请涉及通信传输技术邻域，具体涉及应用于直流照明系统的电力线载波信号传输方法及装置，该方法包括：获取直流照明系统中各集中器控制的各路灯的电流，构建任意相邻两个路灯之间的电流差异指数及噪声干扰指数，分析任意相邻两个路灯的电压降差异和距离差异，结合的控制信号幅值差异计算任意相邻两个路灯之间电力线的信号影响指数；根据集中器下发的控制信号与终点路灯接收的控制信号之间的时域差异以及频域差异，结合集中器下发控制信号和各路灯接收控制信号的时间戳的变化构建整体受损指数，基于噪声干扰指数、信号影响指数及所述整体受损指数，利用优化算法获取各集中器的最佳路由转发路径。本申请可提高载波信号的传输效果。技术研发人员：韩天鸿受保护的技术使用者：北京星光裕华光电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/13