基于混合射线追踪的矿井电磁波分析方法
孙继平
张高敏
中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,北京100083
摘要：矿井无线通信设备的传输距离和天线安装位置有关,为不影响行人和行车,无线通信设备天线一般安装在顶板或巷帮附近,因此需要研究适用于收发天线位于顶板或巷帮附近时矿井电磁波的分析方法及电磁波传播特性.首先用射线追踪法计算出收发点在巷帮或顶板附近时的接收信号强度明显高于其位于巷道截面中心附近的接收信号强度,证明了射线追踪法不适用于研究收发点同时位于巷帮附近时的电磁波传播特性.在传统射线追踪法的基础上,提出了修正射线追踪模型,设计了发射点或接收点位于顶板和巷帮交界线上以及在同一顶板或巷帮时有效射线的判定方法,细化了每个反射点入射能量的路径损耗和反射损耗,减小了射线追踪法计算信号强度的波动范围,并扩大了该方法在巷道内的适用范围.为进一步提高射线追踪法在整个巷道截面内的适用性,在修正射线追踪模型和位置衰减系数的基础上,提出了混合射线模型,给出位置衰减系数的定义和表达式,在煤矿辅助运输巷道内开展了收发天线在巷道内不同水平位置处接收信号强度变化的测量实验,根据现场测量数据和修正射线追踪模型的仿真数据,计算出天线沿巷道水平位置变化的水平位置衰减系数.实验表明:相同误差条件下,修正射线追踪模型在巷道截面中心区域外的适用范围比传统射线追踪法提高了 25％.混合射线追踪法在整个巷道水平范围内仿真值和测量值之间的纵向平均误差均小于5 dB.这表明,提出的混合射线追踪法扩大了传统射线追踪法的适用范围,可以更准确地计算出天线靠近巷帮时,矿井电磁波传播特性,为矿井无线通信设备天线的安装、优化布置提供指导.
关键词：混合射线追踪矿井电磁波矿井无线通信天线位置传播特性衰减系数
分类号：TD655(矿山电工)
资助基金：国家重点研发计划(2016YFC0801800)
论文发表日期：2022-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 2834-2843 )
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