收藏本站
《安徽大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

复杂矿井巷道中电磁波传播特性及相关技术研究

姚善化  
【摘要】:空间受限的电磁波传播环境是矿井巷道电磁波传播的基本特征,受巷道中各种因素的严重影响,电磁波在巷道中不能很好地传播。本文旨在对巷道空间结构变化下的电磁波传播特性以及矿井环境参数对传播衰减的影响进行系统研究,建立巷道电磁波传播的一般预测模型,为矿井无线通信系统的规划设计、进一步提高通信可靠性和质量、解决抗多径衰落技术难题等提供必要的理论支持。主要思路和研究内容有以下几个方面: (1)空直矿井巷道电磁波传播特性 基于宏观相似性,论文将矿井巷道看作是含有有损介质的波导,采用波导模式匹配WGMD(wave-guide mode matching)理论分析空直类矩巷道中电磁波传播的一般规律,得出矿井巷道电磁波传播有两种场型:Emn(h)模和Emn(v)模,推导出不同边界条件下各传输模的传播常数、传输截止频率的计算公式和衰减率近似解,分析了空直巷道中的电磁波能量损耗。并利用基尔霍夫近似法研究了矿井巷道不规则粗糙面的电磁散射问题,推导出水平极化和垂直极化的散射系数,数值模拟了不同极化方式的电磁散射特性。 (2)巷道环境因素对传输特性的影响 论文分析了矿井巷道四壁材料电参数随着地层压力、开采深度、材料结构的变化规律,推导出不同异型巷道的电磁波波模方程和传输常数,用有限元方法分析了金属单体支柱和矿井运输机车对传输截止频率的影响,并数值模拟了复杂环境下巷道截面尺寸与电磁波的传播模式、波模截止频率之间、以及变化的环境电磁参数与电磁波信噪比衰减之间的关系。 (3)多径信道传播模型的建立 论文综合考虑了巷道壁的介电常数等环境因素的影响,讨论了波导模式匹配方法和光波导中的射线光学方法(ray tracing)在预测巷道中电磁波场强分布的优缺点,得出波导模式匹配方法适用于远源区的场强预测,在近源区更适用射线跟踪技术进行场强预测的结论,并利用射线跟踪技术建立了矿井巷道的近源区多径信道预测模型,提出了三维空间的锯齿螺旋射线传播总路径和入射角、反射角的计算方法,讨论了巷道形状与传输频率、传输损耗的变化关系式。 (4)基于MIMO的抗多径衰落技术 论文对类矩矿井巷道特定频段电磁波的大尺度和小尺度传输损耗特性进行了分析,提出收发两端采用阵列结构的MIMO技术方案用于提高矿井无线通信系统抗多径衰落性能的方法,并建立了两种矿井MIMO信道模型。分析了收发天线的空间相关性对系统性能的影响,最后提出了一种在发射功率受限条件下比特功率递增分配算法。 (5)导行电磁波的传播特性 分析了巷道中导行电磁波的传播特性,用细导线的表面阻抗近似方法简化井下巷道复杂的电缆表面边界条件描述,采用细电缆近似方法推导了含有轴向导体的巷道导行波的传输衰减近似解,最后研究了漏泄同轴电缆的传递特性,分析了单线波模和双线波模的传播特性,推导出了两种波模的波动方程。 论文以一般性的空直类矩矿井巷道为研究目标,通过分析复杂矿井巷道的电磁波传播特性、环境因素对传输特性的影响,揭示了复杂环境的矿井电磁波传播机理,并提出了抗多径衰落技术研究方案,为解决矿井无线通信问题提供了相应的理论基础。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O441.4

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 郑国莘,张文海,张跃平,盛剑桓;铁道隧道中无线电波传播特性的研究[J];铁道工程学报;1999年01期
2 姚光圻;隧道中电波传播特性实验研究[J];铁道学报;1994年03期
3 张申;帐篷定律与隧道无线数字通信信道建模[J];通信学报;2002年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 M.R.Soleymani;J.F.Hayes;;A rigorous proof of MIMO channel capacity's increase with antenna number[J];Optoelectronics Letters;2008年04期
2 邵宁;陈万培;汪琼;;移动通信中的协作分集技术[J];徐州工程学院学报(自然科学版);2009年03期
3 孙威,王为民,谷长春,张研蕾;便携式岩样核磁共振分析仪磁体的设计[J];波谱学杂志;2004年03期
4 吴苏丹;;浅谈移动基站的相关辐射问题[J];萍乡高等专科学校学报;2008年03期
5 李明;汤沛;;通信传输网的规划及改造[J];新乡学院学报(自然科学版);2010年02期
6 伍刚;张小平;;基于电磁场与电磁波的教学研究[J];攀枝花学院学报;2007年06期
7 伍刚;张小平;;基于电磁波极化合成与分解的研究[J];攀枝花学院学报;2008年03期
8 范建存;殷勤业;王文杰;;存在未知共道干扰时STBC系统的鲁棒线性接收机[J];中国科学(F辑:信息科学);2009年03期
9 杨倩;陶然;王越;陈恩庆;;基于分数阶Fourier变换的MIMO-OFDM系统及最优阶次选择[J];中国科学(F辑:信息科学);2009年07期
10 郤伟;尹长川;乐光新;;感知无线电网络中的联合波束成形与调度算法[J];中国科学(F辑:信息科学);2009年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 刘桂香;陶卫东;;手征介质NaClO_3晶体透射光偏振特性的实验研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
3 ;Semi-orthogonal Precoder Design with Vector Quantized Channel Information Feedback[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 唐杰;许会;;二维微波场数值计算中网格剖分方法研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
5 朱大为;王刚;张婷;宋倩;;卫星导航定位系统DSS体制干扰影响分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年
6 刘桂丽;张永亮;阮强;;静电力对粉尘在极板上返混的影响[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
7 王琦;韩玉芬;杨鸿文;;校园内无线信号场强特性研究的实验课程改革[A];北京高教学会实验室工作研究会2010年学术研讨会论文集(上册)[C];2010年
8 肖国军;匡镜明;刘家康;;多星座图映射分层空时结构及其在无线局域网中的应用[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
9 修春娣;王京;;分布式无线通信系统的MIMO信道容量研究[A];2005年信息与通信领域博士后学术会议论文集[C];2005年
10 黄永明;杨绿溪;;采用分组线性星座预编码OFDM的分层空时传送方式及其迭代接收[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王淑娟;移动通信基站电磁辐射在环境中的分布研究[D];华中农业大学;2010年
2 张志华;弧形直线电机伸缩门及其控制研究[D];河南理工大学;2010年
3 黄晶晶;基于球形译码算法的MIMO系统均衡技术[D];南昌航空大学;2010年
4 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
5 任天宇;自稳定航拍系统算法与设计[D];长春理工大学;2010年
6 毛剑;基于MIMO-OFDM系统的均衡技术研究[D];长春理工大学;2010年
7 刘惠熙;手机信号屏蔽器电磁辐射场的研究及预测系统的研制[D];郑州大学;2010年
8 王瑶;无线信号在建筑物群中的传播——反射、绕射及路径搜索[D];郑州大学;2010年
9 王召召;城市环境下通信信号穿透损耗的定量研究[D];郑州大学;2010年
10 梁卫敬;MIMO-OFDM系统中基于TGPS的资源分配算法[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 李彤,娄媚,王豪行,黎滨洪;利用射线跟踪方法进行微蜂窝电波传播预测[J];通信学报;1997年11期
2 张跃平,张文梅,盛剑桓,王永强;宽带UHF无线电波在隧道中的传播信道的特性[J];通信学报;1998年08期
3 赵友平,龚克;室内多径时延扩展的实验研究[J];通信学报;1998年12期
4 张跃平,郑国莘,张文梅,盛剑桓;隧道中UHF窄带无线电波传播信道的特性[J];通信学报;1998年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 康建宁;电磁波探测煤层突出危险性指标敏感性研究[D];煤炭科学研究总院;2003年
2 李伟;GSM移动通信在井下应用的研究[D];太原理工大学;2004年
3 张晓瀛;OFDM系统信道估计研究[D];国防科学技术大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王东瑞;;一种新的基于中心线的双线巷道自动生成算法[J];工矿自动化;2011年03期
2 姚善化;吴先良;;矿井巷道中导行电磁波的传输特性分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2011年08期
3 周正欧 ,黄順吉;非均匀介质层中电磁波传播问题的一种解法[J];电子科技大学学报;1983年02期
4 孟书生;王剑;;海面蒸发波导对电磁波传播的影响[J];科技导报;2009年09期
5 酆广增;;电磁场的T.L.M.方法[J];南京邮电大学学报(自然科学版);1984年02期
6 王一鹏;;旋转球状星体引力场中电磁波的传播[J];华北电力大学学报;1986年04期
7 陈立成;一类复杂介质中电磁波传播的积分方程组解法[J];应用数学学报;1990年02期
8 文盛乐;;矩形波导管的管壁电荷电流及管内电磁波检测[J];湖南师范大学自然科学学报;2006年04期
9 文盛乐;刘健智;;有关电磁波传播中几种速度的定义及其关系的讨论[J];湖南文理学院学报(自然科学版);2008年01期
10 谭培勇;刘新骥;钱国栋;左雷;;蒸发波导条件下电磁波传播的敏感性分析[J];信息与电子工程;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 田子建;;《矿井电磁波传播与分析》课程主要教学内容探讨[A];煤矿自动化与信息化——第20届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第2届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2010年
2 陈将伟;孙敏;;界面电流对电磁波传播性质的可能影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
3 褚庆昕;胡福刚;;多媒质区域中电磁波传播的TDCB模拟[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];1999年
4 冯庆国;刘曼芬;王秀江;杨善德;;电磁波传播电阻率测井的理论研究[A];1993年中国地球物理学会第九届学术年会论文集[C];1993年
5 关振红;陈加清;刘子孺;;海洋蒸发波导条件下电磁波传播轨迹分析[A];第26届中国气象学会年会第三届气象综合探测技术研讨会分会场论文集[C];2009年
6 张晓友;戚东升;何锋;欧阳吉庭;;等离子体对电磁波的阻挡作用研究[A];中国物理学会静电专业委员会第十三届学术年会论文集[C];2006年
7 冯庆国;刘曼芬;程伟;刘迎春;杨善德;;电磁波传播电阻率测井的侵入和围岩影响[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年
8 常明澈;丁柱;陈国华;张曦;杨荫祖;;电磁波传播电阻率测井数值模拟[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年
9 冯庆国;杨善德;;电磁波传播电阻率测井资料反演方法的理论研究[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
10 刘劲;仲崇武;;无线电波坑道透视法在南屯煤矿的应用[A];煤矿物探学术论文集(2007)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 王金涛 王晓磊 李松;武隆:原有图纸被埋,救援面临定位难[N];新华每日电讯;2009年
2 曹文英 信永华;粉煤灰陶粒用于矿井巷道支护研究获得成功[N];中国建材报;2004年
3 通讯员吴顺勇 记者 柯荫渠;福建煤监局 抓落实早部署 指导煤矿抗洪[N];中国煤炭报;2010年
4 记者 唐爱平 通讯员 姚广平;岗位能手 百里挑一[N];湖南日报;2010年
5 本报通讯员;北京大地特勘公司受表彰奖励[N];中煤地质报;2010年
6 董春蕾;我国井下救援机器人闪亮登场[N];科学导报;2009年
7 董春蕾;山东科学院研制成功并下探测救援机器人[N];中国技术市场报;2009年
8 刘杰;国投新集二矿依托技术创新促发展[N];淮南日报;2009年
9 信永华;粉煤灰陶粒用于巷道支护已成可能[N];中国矿业报;2004年
10 新疆 赵振强;电磁波常识ABC[N];电子报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚善化;复杂矿井巷道中电磁波传播特性及相关技术研究[D];安徽大学;2010年
2 周永军;电磁场与生物体相互作用及安全性分析[D];西安电子科技大学;2011年
3 夏丹;电磁波与运动媒质的机电相互作用研究[D];华中科技大学;2011年
4 何湘;飞机局部等离子体隐身探索研究[D];南京理工大学;2010年
5 王卓远;电磁波单向导波及相关非互易功能器件研究[D];浙江大学;2013年
6 李莉;无线地下传感器网络关键技术的研究[D];北京邮电大学;2008年
7 冷毅;旋转环境下电磁波传播及其在胎压监测中的应用[D];华中科技大学;2008年
8 杨思通;矿井巷道地震超前探测三维全波场数值模拟与探测方法研究[D];山东科技大学;2011年
9 弓树宏;电磁波在对流层中传输与散射若干问题研究[D];西安电子科技大学;2008年
10 付勇;纳米尺度周期性金属结构异常光传输现象的FDTD数值分析[D];山东大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张妍玮;煤矿井下受限空间内电磁波的传输特性研究[D];中北大学;2009年
2 赵静;基于有限元法的矿井电磁波传播特性研究[D];安徽理工大学;2008年
3 谢伟华;矿井巷道及掘进工作面噪声预测研究[D];湖南科技大学;2012年
4 孙永恒;宽带无线通信技术在矿井巷道中的应用研究[D];西安科技大学;2010年
5 齐致远;电磁波穿透空间等离子体的两点法数值模拟研究[D];电子科技大学;2011年
6 杨高飞;矿井围岩与风流热湿交换规律的实验与模拟研究[D];天津大学;2008年
7 刘韬;电磁波在钢筋混凝土墙中传输特性的有限元分析[D];西安电子科技大学;2010年
8 刘艳;电磁波与等离子体相互作用的研究[D];南京农业大学;2009年
9 段国华;三层介质界面的表面电磁波研究[D];广西大学;2012年
10 李春阳;新型矿用隔热防水材料在矿井应用的节能实验研究[D];天津大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026