【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及电磁波传播领域，特别是涉及一种用于矿井的电磁波传播损耗预测方法。
技术介绍
0、
技术介绍
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1、5g、wifi6、uwb、zigbee等矿井移动通信、人员及车辆定位、无线传输等技术在煤矿井下应用，提高了生产力和设备利用率，促进了煤矿安全生产和煤矿智能化建设。受电气防爆的限制，煤矿井下无线发射功率不大于6w，制约着矿井电磁波传播距离，增加了基站用量和系统成本，不便于系统使用和维护。因此，有必要对矿井电磁波传播损耗进行预测，以优化通信基站和定位分站布置，在保证通信效果的前提下，减少通信基站和定位分站数量，降低系统成本和维护工作量。
2、目前，电磁波传播损耗预测方法主要分为以下三种方法：全波分析方法、射线追踪法、统计分析方法。其中全波分析方法的基本原理是通过数值算法近似求解麦克斯韦方程，求解时需要准确的矿井围岩介质电磁参数，但不同矿井的围岩介质电磁参数不同，其电磁参数不易获取，且在计算高频电磁波传播损耗时，计算量大。射线追踪法是将高频电磁波近似为射线进行分析，求解时也需要准确的矿井围岩介质电磁参数，但不同矿井的围岩介质电磁参数不同，其电磁参数不易获取，且不适用于计算低频电磁波传播损耗。统计分析方法是基于现场实测数据，利用数值分析方法进行归纳总结，具有计算简单的优点，但现有基于统计分析方法的电磁波传播损耗模型仅适用地面开放空间，不适用于井下有限空间。因此有必要专利技术一种矿井电磁波传播损耗预测方法，用于指导矿井通信基站和定位分站布置。
技术实现思路
2、本专利技术的技术方案：
3、一种矿井电磁波传播损耗预测方法，包括：
4、步骤1：在不同断面面积的巷道中测量不同频率和距离下的接收功率，获得不同断面面积的巷道中不同频率和距离下的接收功率测量值；
5、步骤2：依据步骤1测量得到的接收功率测量值，计算不同断面面积的巷道中不同频率和距离下的电磁波传播损耗；
6、步骤3：依据步骤2得到的电磁波传播损耗数据，计算不同断面面积的巷道中不同频率下的损耗截距和损耗斜率；
7、步骤4：依据步骤3中得到的损耗截距和损耗斜率，提出损耗截距、损耗斜率与断面面积和频率的关系；
8、步骤5：构建矿井电磁波传播损耗预测模型，对矿井电磁波传播损耗进行预测。
9、所述步骤1中在不同断面面积的巷道中测量不同频率和距离下的接收功率时包括选取具有不同断面面积的多条长直巷道，在被选取巷道的断面中央测量不同频率和距离下的接收功率测量值。
10、所述步骤3中使用公式(12)拟合出不同断面面积的巷道中不同频率下的损耗截距和损耗斜率：
11、tl(s,f,d)＝α(s,f)+β(s,f)*log10(d)+xσ (12)
12、其中，tl(s,f,d)为电磁波传播损耗，α(s,f)为与断面面积和频率相关的损耗截距，β(s,f)为与断面面积和频率相关的损耗斜率，d表示发射端设备与接收端设备的距离，s表示断面面积，f表示电磁波频率，xσ表示均值为零、标准差为σ的高斯随机变量。
13、所述步骤4中损耗截距与断面面积和频率的关系用公式(13)表达，损耗斜率与断面面积和频率的关系用公式(14)表达：
14、
15、
16、其中，c表示光速，a、b、j、k、m、n、w、g为待定系数。
17、所述步骤4中损耗截距与断面面积和频率的关系用公式(15)表达，损耗斜率与断面面积和频率的关系用公式(16)表达：
18、
19、
20、其中，p、q、l、h、i、r为待定系数。
21、依据所述步骤3得到的不同断面面积的巷道中不同频率下的损耗截距和损耗斜率，使用公式(13)进行拟合得到损耗截距与断面面积和频率的关系式：
22、
23、使用公式(14)进行拟合得到损耗斜率与断面面积和频率的关系式：
24、
25、依据所述步骤3得到的不同断面面积的巷道中不同频率下的损耗截距和损耗斜率，使用公式(15)进行拟合得到损耗截距与断面面积和频率的关系式：
26、
27、使用公式(16)进行拟合得到损耗斜率与断面面积和频率的关系式：
28、
29、由公式(17)和公式(18)得到，矿井电磁波传播损耗预测模型为：
30、
31、由公式(19)和公式(20)得到，矿井电磁波传播损耗预测模型为：
32、
33、本专利技术的有益效果：现有矿用无线通信系统使用的频段主要集中在433mhz～6ghz，本专利技术提出的矿井电磁波传播损耗预测方法，适用于350mhz～6ghz频段的矿井电磁波传播损耗预测，解决了地面电磁波传播损耗统计模型不适用于矿井的问题，可以用于指导矿井通信基站和定位分站布置。
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1.一种矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：提出了损耗截距、损耗斜率与断面面积和频率的关系，构建了矿井电磁波传播损耗预测模型，对矿井巷道电磁波传播损耗进行预测，所述步骤如下：
2.根据权利要求1所述的矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：所述步骤1中在不同断面面积的巷道中测量不同频率和距离下的接收功率时包括选取具有不同断面面积的多条长直巷道，在被选取巷道的断面中央测量不同频率和距离下的接收功率测量值。
3.根据权利要求1所述的矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：所述步骤3中使用公式(1)拟合出不同断面面积的巷道中不同频率下的损耗截距和损耗斜率：
4.根据权利要求1所述的矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：所述步骤4中损耗截距与断面面积和频率的关系用公式(2)表达，损耗斜率与断面面积和频率的关系用公式(3)表达：
5.根据权利要求1所述的矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：所述步骤4中损耗截距与断面面积和频率的关系用公式(4)表达，损耗斜率与断面面积和频率的关系用公式(5)表达：
6.根据权利要求1和权利
7.根据权利要求1和权利要求5所述矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：依据所述步骤3得到的不同断面面积的巷道中不同频率下的损耗截距和损耗斜率，使用公式(4)进行拟合得到损耗截距与断面面积和频率的关系式：
8.根据权利要求6所述矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：矿井电磁波传播损耗预测模型为：
9.根据权利要求7所述矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：矿井电磁波传播损耗预测模型为：
...【技术特征摘要】
1.一种矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：提出了损耗截距、损耗斜率与断面面积和频率的关系，构建了矿井电磁波传播损耗预测模型，对矿井巷道电磁波传播损耗进行预测，所述步骤如下：
2.根据权利要求1所述的矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：所述步骤1中在不同断面面积的巷道中测量不同频率和距离下的接收功率时包括选取具有不同断面面积的多条长直巷道，在被选取巷道的断面中央测量不同频率和距离下的接收功率测量值。
3.根据权利要求1所述的矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：所述步骤3中使用公式(1)拟合出不同断面面积的巷道中不同频率下的损耗截距和损耗斜率：
4.根据权利要求1所述的矿井电磁波传播损耗预测方法，其特征在于：所述步骤4中损耗截距与断面面积和频率的关系用公式(2)表达，损耗斜率与断面面积和频率的关系用公式(3)表达：
5.根据权利要求1所...
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