强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型的制作方法

本发明涉及无线信道，具体而言，涉及强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型。

背景技术：

1、煤矿采空区自燃机理复杂，自燃现象发生具有随机性和差异性，内部环境无法通过直接手段获得，使得在火灾成型前无法探知煤矿采空区内部的高温点变化并对其进行准确定位，造成防治措施盲目，滞后，导致煤矿采空区火灾事故频发从而威胁煤矿的安全生产。通过电磁波理论分析和多孔介质模型构建，探究电磁波在煤矿采空区煤掩环境中的传播和衰减特性，从而确定煤矿采空区高温点监测系统的通信信道频率与节点间隔.其次，设计了轮询强制的数据采集策略，通过对无线传感器网络耗能类型和网络协议研究，建立应用在煤矿采空区高温点无线监测的路由模式耗能模型；

2、现有的模型中1.孔隙结构建模不准确：多孔介质中的孔隙结构对电磁波的传播有着重要影响，然而目前的模型往往采用简化的几何结构或统计方法来描述孔隙，忽略了复杂的孔隙形状和分布。这导致模型的准确性受到限制，无法真实反映实际多孔介质中的信道特性；2.多尺度效应未考虑：多孔介质中存在多个尺度的孔隙，而目前的模型往往只考虑了单一尺度的影响，忽略了多尺度效应。这导致模型在描述多孔介质中的信道时存在局限性，无法准确捕捉到尺度间相互作用的影响；3.多路径干扰难以建模：多孔介质中的多路径传播对无线信号的传输造成了严重的干扰，然而目前的模型往往难以准确地建模多路径干扰。这主要是由于复杂的多路径传播路径和散射效应造成的，需要更精确的建模方法来考虑这种干扰对信号传输的影响。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，旨在改善1.孔隙结构建模不准确：多孔介质中的孔隙结构对电磁波的传播有着重要影响，然而目前的模型往往采用简化的几何结构或统计方法来描述孔隙，忽略了复杂的孔隙形状和分布。这导致模型的准确性受到限制，无法真实反映实际多孔介质中的信道特性；2.多尺度效应未考虑：多孔介质中存在多个尺度的孔隙，而目前的模型往往只考虑了单一尺度的影响，忽略了多尺度效应。这导致模型在描述多孔介质中的信道时存在局限性，无法准确捕捉到尺度间相互作用的影响；3.多路径干扰难以建模：多孔介质中的多路径传播对无线信号的传输造成了严重的干扰，然而目前的模型往往难以准确地建模多路径干扰。这主要是由于复杂的多路径传播路径和散射效应造成的，需要更精确的建模方法来考虑这种干扰对信号传输的影响的问题。

2、本发明实施例提供了强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，包括以下具体步骤：

3、步骤一、建立更精确的孔隙结构模型：利用先进的成像技术获取煤岩多孔介质内部的孔隙结构信息，并基于这些信息建立更准确的孔隙结构模型，采用计算机模拟方法，来模拟实际多孔介质中的孔隙形状和分布，用于提高模型的准确性；

4、步骤二、考虑多尺度效应：引入多尺度建模方法，将不同尺度的孔隙特性纳入模型中，采用多重网格方法、多尺度分析技术，对多尺度效应进行建模和仿真，以更好地描述多孔介质中的信道传输特性；

5、步骤三、发展更精确的多路径传播模型：通过深入研究多孔介质中的多路径传播特性，开发更精确的多路径传播模型，使用光学方法，来描述复杂的多路径传播路径和散射效应，进行准确地建模多路径干扰。

6、在一种具体的实施方案中，所述建立更精确的孔隙结构模型的实施方法包括以下具体步骤：

7、a.实验测量：利用高分辨率的成像技术，对多孔介质内部进行详尽的实验测量，以获取准确的孔隙结构信息；

8、b.数据处理：对实验获得的数据进行处理和分析，使用图像处理算法和计算机视觉技术提取孔隙的几何特征，如孔隙形状、大小分布；

9、c.建立模型：基于实验测量结果，采用计算机模拟方法建立准确的孔隙结构模型，以反映多孔介质中的实际情况。

10、在一种具体的实施方案中，所述考虑多尺度效应的实施方法包括以下具体步骤：

11、a.分层建模：将多孔介质划分为不同尺度的区域，对每个尺度的孔隙结构进行建模，使用多重网格方法，在不同尺度之间进行信息传递和耦合，以考虑多尺度效应的影响；

12、b.多尺度分析：利用多尺度分析方法对多孔介质中的信道传输特性进行分析，通过在不同尺度上的模拟和分析，获得更全面和准确的信道特性描述。

13、在一种具体的实施方案中，所述发展更精确的多路径传播模型的实施方法包括以下具体步骤：

14、a.散射模型：基于复杂多孔介质中的散射机制，可以利用光学方法建立散射模型，使用射线追踪、多边形逼近等技术，模拟散射过程中的入射角、反射、折射现象；

15、b.多路径传播模拟：借助射线跟踪、波动传播模拟等技术，对多孔介质中的多路径传播进行模拟，可以考虑使用几何光学方法进行初级路径的估计，然后使用波动传播模型进一步考虑细节，以获得更准确的多路径干扰模型。

16、在一种具体的实施方案中，所述建立更精确的孔隙结构模型的实施方法、所述考虑多尺度效应的实施方法和所述发展更精确的多路径传播模型的实施方法的验证和评估具体包括以下步骤：

17、s1.实验验证：通过在实验室或野外环境中进行实际测试，收集多孔介质中的信道数据；将所提出的改进方法与现有方法进行对比，评估其在信道特性预测和无线通信性能方面的准确性和可靠性；

18、s2.数值仿真：利用计算机模拟方法，在已知的多孔介质结构和参数基础上，进行信道仿真和性能评估；比较改进方法与现有方法在信号传播、衰减和干扰等方面的差异，验证其改进效果；

19、s3.理论分析：通过理论分析和推导，对改进方法的合理性和有效性进行评估，使用数学模型和统计方法，对多孔介质中的信道特性进行定量描述，分析改进方法在理论上的优势和局限性。

20、在一种具体的实施方案中，所述步骤三、发展更精确的多路径传播模型中，光学方法为几何光学方法、物理光学方法或波动光学方法中的一种或两种。

21、在一种具体的实施方案中，所述步骤一、建立更精确的孔隙结构模型中，所述成像技术采用x射线成像技术、ct扫描成像技术或者数字x射线成像技术中的一种或者两种。

22、在一种具体的实施方案中，所述计算机模拟方法采用有限元分析方法或者离散元法。

23、在一种具体的实施方案中，所述多尺度分析方法为小波分析法和多尺度有限元分析法。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果：

25、该强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型中，模拟实际多孔介质中的孔隙形状和分布，从而提高模型的准确性，对多尺度效应进行建模和仿真，以更好地描述多孔介质中的信道传输特性，可以考虑使用光学方法，来描述复杂的多路径传播路径和散射效应，从而更准确地建模多路径干扰，有助于提高强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型的准确性和可靠性，通过更精确地描述多孔介质中的信道特性，可以为相关领域的研究和应用提供更有效的参考和指导，如地下通信、油气勘探、环境监测等。

技术特征：

1.强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，所述建立更精确的孔隙结构模型的实施方法包括以下具体步骤：

3.根据权利要求2所述的强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，所述考虑多尺度效应的实施方法包括以下具体步骤：

4.根据权利要求3所述的强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，所述发展更精确的多路径传播模型的实施方法包括以下具体步骤：

5.根据权利要求4所述的强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，所述建立更精确的孔隙结构模型的实施方法、所述考虑多尺度效应的实施方法和所述发展更精确的多路径传播模型的实施方法的验证和评估具体包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，所述步骤三、发展更精确的多路径传播模型中，光学方法为几何光学方法、物理光学方法或波动光学方法中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，所述步骤一、建立更精确的孔隙结构模型中，所述成像技术采用x射线成像技术、ct扫描成像技术或者数字x射线成像技术中的一种或者两种。

8.根据权利要求1所述的强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，所述计算机模拟方法采用有限元分析方法或者离散元法。

9.根据权利要求3所述的强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，其特征在于，所述多尺度分析方法为小波分析法和多尺度有限元分析法。

技术总结
本发明提供了强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型，属于无线信道技术领域，包括以下具体步骤：步骤一、建立更精确的孔隙结构模型：利用先进的成像技术获取煤岩多孔介质内部的孔隙结构信息，并基于这些信息建立更准确的孔隙结构模型，采用计算机模拟方法，来模拟实际多孔介质中的孔隙形状和分布，用于提高模型的准确性；步骤二、考虑多尺度效应：引入多尺度建模方法，将不同尺度的孔隙特性纳入模型中，更好地描述多孔介质中的信道传输特性，有助于提高强穿透电磁波在多孔介质中的无线信道模型的准确性和可靠性，通过更精确地描述多孔介质中的信道特性，可以为相关领域的研究和应用提供更有效的参考和指导。

技术研发人员：于学雷,杨虎,袁冬冬,易志刚,王远,路思远,郝真理,牛友智,陈瑶
受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24