基于混合射线追踪的矿井电磁波分析方法

矿井无线通信设备的传输距离与天线的安装位置有关。为了不影响行人和驾驶，无线通信设备的天线一般安装在靠近屋顶或路边。因此，有必要研究收发机天线靠近顶板或巷道时矿井电磁波的分析方法和传播特性。首先，利用射线追踪法计算了接收和发射点靠近道路侧面或顶板时的接收信号强度明显高于靠近道路路段中心时的接收信号强度，证明了射线追踪法不适合研究接收和发射点靠近巷帮时的电磁波传播特性。在传统的射线追踪法射线追踪模型的基础上，提出了一种改进的射线追踪模型，并设计了发射点或接收点位于顶板与巷道交界线上且位于同一顶板或巷道上时有效射线的确定方法。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，扩大了该方法在道路中的应用范围。为了进一步为了提高射线追踪法在整个路段的适用性，在修改光线追踪模型和位置衰减系数的基础上，提出了一种混合光线模型，并给出了位置的定义和表达式。根据现场测量数据和修正射线追踪模型的模拟数据，在煤矿辅助运输巷道中进行了巷道内不同水平位置收发天际线接收信号强度变化的测量实验，计算天线沿道路的水平位置。实验结果表明，在相同的误差条件下，修正后的射线追踪模型在巷道断面中心区以外的适用范围比传统的射线追踪模型高25%。在整个巷道水平范围内，模拟值与实测值之间的纵向平均误差小于5 Aristole。这表明，该方法扩展了传统射线追踪法的应用范围，能够更准确地计算天线靠近巷道时矿井电磁波的传播特性，从而为矿井无线通信设备天线的安装和优化布置提供指导。