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我国现阶段的主要能量来源是煤矿,煤矿行业的安全生产一直是政府常抓不懈的课题。传统煤矿井下定位系统一旦发生矿难设备容易损坏,造成系统瘫痪,导致地面救援人员和井下被困人员无法正常通信,而错过最佳救援时机。因此,针对矿井生产,建立一套行之有效的煤矿井下定位系统,实现井下被困人员快速定位,保证地面救援人员及时施救,是一项复杂而具有重要意义的课题。煤矿区域的地层结构比较复杂,因此,需要研究电磁波在地层媒质中传输特性,进而探索一套无线电磁波定位方案。而在目前,利用无线电磁波在复杂地层媒质信道进行传输定位的研究成果仍然不足。本文对煤矿井下无线透地定位技术进行了深入研究,开展的主要工作及获得的结论如下:(1)分析煤层信道结构及其特性,研究电磁波在有耗媒质中的传输特性,仿真了不同地层媒质中不同频率电磁波的衰减情况,为煤矿井下无线定位技术的电磁波频率选择打下了理论基础。对于单层地层媒质,建立了基于RSSI的测距损耗模型,对后续电磁波单层地层媒质定位的研究有重要价值。(2)根据建立的基于RSSI的单层地层媒质测距损耗模型,推导出符合煤矿应用场景的三维四边测量定位方法。为了减小定位误差,采用最小二乘法对该定位方法进行优化。讨论了定位方法的影响因素,计算了几何精度因子。仿真结果表明,该方法能够利用不同频率的电磁波实现对不同地层媒质的煤矿井下定位。(3)分析了电磁波在分层媒质中的传输特性。具体分析了 TE波和TM波在地层媒质分界面上的透射情况,并给出了反射与透射系数表达式。仿真结果表明,对于相同发射功率,TM模式电磁波比TE模式电磁波透入到大地媒质的能量大,所以,在无线透地定位系统中应该选择以TM模式为主的电磁波传输信号。此外,分析了电磁波入射角和透射角在三维空间的关系和不同频率电磁波在分层地层媒质中的传输损耗。为进一步研究双层地层媒质的无线透地定位提供了理论支撑。(4)电磁波在双层地层媒质中的传输情况较为复杂,方向参数是辐射源参数中一个比较可靠的信息量。本文针对电磁波传输的双层地层媒质煤矿环境,提出基于RSSI和AOA的定位方法及基于AOA的唯方位定位方法。基于RSSI和AOA的定位方法所需基站少,基于AOA的唯方位定位方法无需知道信号功率,减小了设备复杂度。实验仿真表明两种方法均能够实现对煤矿井下盲点的定位。