【技术实现步骤摘要】
矿井电磁波分析方法
[0001]本专利技术涉及一种矿井电磁波分析方法，该方法涉及到矿井电磁波传播特性、矿井无线通信等领域。
技术介绍
[0002]在无线发射功率、接收灵敏度、天线增益、无线工作频段等一定的条件下，通信基站天线位于巷道中央，无线传输损耗最小，无线传输距离最远；通信基站天线紧靠巷帮，虽然不影响行人和行车，但无线传输损耗大，无线传输距离近。为防止影响车辆或人员通信，矿井中通信基站天线需要布置在巷帮或顶板附近，需要研究收发天线在巷帮或顶板附近的矿井电磁波传播特性。
[0003]当收发天线在巷道断面中心及附近区域时射线追踪法计算速度快、精确度高，但不能计算收发天线同时靠近巷帮附近时的电磁波传播特性。时域有限差分法可以一次仿真得到整个巷道内的电磁波能量分布，但对于高频电磁波信号需要划分较细的网格空间，长巷道模型中需要占用TByte级的服务器内存，即使高端的服务器也无法满足仿真需求。
[0004]为了发挥射线追踪法在巷道断面中心附近区域内计算精度和效率高、时域有限差分法在整个计算空间内精度高的特点，摒弃射线...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.矿井电磁波分析方法，其特征在于，包括：在仿真矿井巷道内从巷道断面中心附近区域沿巷道轴向设置一个竖直面，所述的竖直面和巷道顶板、一侧巷帮、巷道底板组成一个长方体区域，所述竖直面也可以与巷道顶板平行的一个平面、一侧巷帮、与巷道底板平行的一个平面组成一个长方体区域，所述的长方体区域分为长方体表面和长方体内部空间两部分；采用射线追踪法和时域有限差分法计算所述的长方体区域内的电磁波传播特性，在所述的长方体表面部分使用射线追踪法计算电磁波传播特性，在长方体内部空间部分使用时域有限差分法计算电磁波传播特性；在巷道断面内选择任意发射点位置，首先使用射线追踪法计算长方体表面上各离散网格的电场强度；接着将所述的电场强度作为时域有限差分法的激励源进行时域有限差分迭代，最终求出所述的长方体内部空间的电磁场强度；长方体内部空间网格的大小和长方体表面上离散网格大小由所述的时域有限差分法划定。2.根据权利要求1所述的矿井电磁波分析方法，其特征在于，巷道宽度为W，巷道高度为H，巷道长度为L，坐标原点在巷道断面中心；设置的一个竖直面沿巷道宽度(x方向)、高度(y方向)、长度(z方向)上的坐标范围满足：3.根据权利要求1所述的矿井电磁波分析方法，其特征在于，设置一个与巷道顶板平行的平面沿巷道宽度(x方向)、高度(y方向)、长度(z方向)上的坐标范围满足：4.根据权利要求1所述的矿井电磁波分析方法，其特征在于，设置一个与巷道底板平行的平面沿巷道宽度(x方向)、高度(y方向)、长度(z方向)上的坐标范围满足：5.根据权利要求1所述的矿井电磁波分析方法，其特征在于，在矩形仿真巷道内，设置一个与巷道断面平行的平面沿巷道宽度(x方向)、高度(y方向)、长度(z方向)上的坐标范围满足：
6.根据权利要求1所述的矿井电磁波分析方法，其特征在于，设发射点T坐标为(x0,y0,0)，采用所述的射线追踪法求解竖直面、与巷道顶板平行的平面、与巷道底板平行的平面的电场强度的方法，其步骤包括：步骤1：发射点关于巷道顶板、巷道底板、巷道两侧巷帮像点I
pq
的坐标(x
p
,y
q
,0)计算公式：x
p
＝Wp+(
‑
1)
p
x0，y
q
＝Wq+(
‑
1)
q
y0其中，p、q都为整数，p为正表示发射点相对于顶板的反射次数，p为负表示发射点相对于底板的反射次数，q为正表示发射点相对于坐标为正的巷帮的反射次数，q为负表示发射点相对于坐标为负的巷帮的反射次数；步骤2：发射点T发出的射线经过p，q次反射后到达接收点R之间的距离和发射点的像点I
pq
到接收点R距离相等；接收点R的坐标为(x,y,z)，则R到像点I
pq
的距离r
p,q
为：步骤3：假设入射射线与两侧巷帮，顶板和底板法向量的夹角分别为θ
||
和θ
⊥
，θ
||
和θ
⊥
的计算公式如下：步骤4：入射波的电场矢量E
t
分解为垂直极化和水平极化的电场矢量E
t
⊥
和E
t‖
，E
t
⊥
和E
t‖
的计算公式如下：其...
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