类矩形矿井巷道中UHF宽带电磁波统计信道建模

从信道统计建模的角度,对类矩形矿井巷道中UHF频段宽带电磁波大尺度传播损耗和小尺度多径信号统计特性进行了分析,建立了基于Nakagami分布的类矩形巷道宽带统计分段信道模型．利用所建立的信道模型,对900,1 800,2 400 MHz这3个典型UHF频段电磁波在类矩形巷道中的宽带信道统计特性进行了仿真．结果表明,在相同的传输距离下,载波频率增加,大尺度传播损耗增大,且在巷道弯曲或分支处大尺度传播损耗显著增大;参照收发信机在巷道中的相对位置以及载波频率的不同,小尺度多径延迟扩展可能表现出不同的变化特性．     

矿井空巷道无线信道特性分析与仿真

随着现代通信技术的快速发展,矿井中通信方式也由原来的有线通信向无线通信转变。随着近些年我国矿产资源的不断开发与利用,建设安全可靠的矿井通信系统成为了矿产高效生产和井下救援的必要措施。根据电磁波在矿井巷道中的传播特征,介绍了经典电磁波传播相关方程及多波模传输理论。为了简化巷道模型,重点分析了空矩形矿井巷道中的电磁波传播形式,并对巷道中存在的倾斜损耗、粗糙损耗等相关损耗进行了分析,最后通过MATLAB仿真分析,选择矿井巷道中适合电磁波传输的最佳频率段。     

电导率σ对矩形巷道中电磁波传播特性的影响

研究了在300MHz以下频段,矩形巷道中存在电导率σ时电磁波传播的特性.研究表明,电磁波的传播具有很强的波导效应.巷道的截面越大,越有利于电波的传播.如果传播电波的频率低于截止频率,则衰减只和传播的频率有关.在截止频率以上,电导率越小,电磁波传播损耗越大;在相同的电导率下,随着频率的增加,衰减也将增加.TE波更适合于在巷道中传播.     

矿井不同位置信源无线电波传播特性研究

为了研究信源处于矿井不同位置时对电磁波传播特性的影响,基于矩形隧道传播模型分析了不同极化方式电磁波的衰减特性的近似解。在理论分析的基础上对1个模拟矩形矿井的不同信源位置的传播特性进行了仿真,根据结果可知在矿井宽度大于高度的情况下,对于任意位置的信源,其水平极化电磁波传播的衰减率始终大于垂直极化电磁波,在距离发射源30~50 m内电波的衰减相对较快,然后逐渐趋于平缓。当信号源越靠近矿井壁,传播模式越复杂,衰减率越大,而在矿井中央,电磁波的衰减率最小,上述结论为矿井无线救援通信技术提供了理论支持。     

梯形巷道近场区电磁波传播机制的分界点

为精确地描述梯形巷道近场区传播特性,利用传播理论与空间立体几何,建立近场区自由空间传播机制与多模波导传播机制分界点的近似数学模型,推导出了收发天线安装在不同位置时分界点位置的计算公式;并讨论了天线安装位置、巷道高度对分界点的影响。     

煤矿井下有限空间无线信道特性研究

为了研究煤矿井下无线电波在信道内的传播特性及影响,基于矩形隧道传播模型分析了不同极化方式下电磁波的衰减特性的近似解。在理论分析的基础上对一个模拟矩形矿井巷道内电磁波的衰减特性进行了仿真。根据结果可知,随着巷道距离的增加电磁波存在严重的快衰落现象。在近距离处场强的增幅很大,变化趋势很大,随着距离的增加,场强衰减变缓。这些结论为矿井无线救援通信技术提供了理论支持。     

井下无线人员定位搜救系统最佳工作频率研究

利用标准信号发生器(或便携式信号源)与频谱分析仪(或便携式接收机)在矿山的实地试验,研究了UHF波段无线信号在矿山的截止频率特性、电波传播衰减特性、弯曲巷道传播特性和煤掩穿透特性,得到了433MHz、915MHz和2.4GHz无线射频信号矿山传输特性和煤掩穿透特性的定量数据。根据试验研究得到如下结论:无线电波在矿山传播必须大于矿山截止频率,截止频率在甚高频(VHF)频带50 MHz左右;在平直巷道中,频率越高越有利于电磁波的传播;在弯曲巷道中,频率越高越不利于电磁波的传播;频率升高,射频信号的绕射性能、穿透性能降低。从上述结论可以得出2.4GHz的人员定位系统信号覆盖性能要优于433MHz;而用于搜救系统的无线射频卡(RFID),采用433MHz更能发挥作用。     

矿井巷道中损耗媒质对红外辐射的影响

红外辐射在空直巷道中损耗极小,近似作自由传播。在直的矿井巷道中,红外辐射的主要损耗来自于水汽、粉尘、各种对红外辐射吸收性强的气体分子。在地球大气红外辐射传输特性的理论基础上,研究了矿井中损耗煤质对红外辐射的影响。通过数值模拟,初步得出了红外辐射透过率与矿井巷道中各损耗媒质间的变化规律。     

2.4 GHz射频技术在煤矿人员定位系统中的应用

结合不同频率的无线电波在煤矿井下巷道中的传输特性,对目前30多家企业生产的人员定位系统中的射频收发系统进行了归类比较,得出2.4 GHz的中心频率在抗衰减、提高速率、可用信道、传输距离等方面更容易满足煤矿安全的需要,并在此基础上研制了基于2.4 GHz的射频收发系统。重点介绍了本系统的硬件设计、天线设计、低功耗设计及软件设计。     

高河矿井回风巷道通信射频传输特性及最优频率分析

为了能够最大限度地保障回风巷道作业人员生命安全,根据高河矿井下回风巷道实际情况,采用无线射频通信技术实现安全生产调度与回风巷道作业人员的实时通信,主要对无线通信系统中射频频率在回风巷道中传播特性进行研究,共分析了433 MHz,915 MHz,2. 4 GHz射频信号,结果表明,3种频率均大于巷道截止频率,都满足回风巷道通信需求; 2. 4 GHz频率最大,衰减常数最小,回风巷道截面尺寸相对于波长最大,电磁波传播衰减最小。井下实际通信数据测试表明,基于2. 4 GHz射频频率的通信系统能够满足井下回风巷道调度通信实际需求,实现了实时通信,大大提升了高河矿整体安全管理水平。