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煤炭资源是我国的基础能源资源,煤炭企业的安全生产是影响煤炭行业稳定、快速发展的关键因素。保障煤炭企业的安全生产,在加强主动防御措施的同时,还应加强事故发生后应急救援的被动措施,应急透地无线通信则是应用于煤炭安全生产和灾后救援的一套稳定安全的通信系统。矿井地层地质的电性参数测定,还原矿井地层地质结构的构造和以矿井地层为传输信道的电磁场传播特性是研究应急透地无线通信的三个重要组成部分。本文通过实验研究,解析计算和仿真数值模拟来对应急透地无线通信进行了深入分析研究,主要研究工作如下:(1)介绍应急透地无线通信的研究背景及在煤炭事故中的实际意义,阐述其在技术发展中所存在的困难和国内外针对透地通信的发展状况,以及针对矿井地层为介质的电磁场数值计算方法。(2)使用实验研究的方法阐述了矿井地层的电性参数的特性。详细分析了矿井地层的构造,以及影响矿井地层信道信号的因素,并依据矿井地层的电性参数,仿真研究信道的衰减特性。(3)阐述了电磁波传播的一般理论,依据矿井地层不同的层状分层结构,采用解析计算的方法推导出电磁波在矿井地层多层介质中的反射和透射系数。在建立的矿井地层简化模型的基础上,分析均匀平面波在理想空间和矿井地层界面上的反射和透射现象。(4)通过与Maxwell电磁场方程算法的类比,推导出一维TLM(Transmission Line Method)模型算法的计算公式与迭代公式,拓展到二维空间,证明其在分析二维电磁场的可行性,然后对二维TLM模型进行解析,推导出电磁波在其传播中的迭代方程和计算方程。对矿井地层地质结构使用二维TLM模型算法进行数值建模,将计算矿井地层的电磁场转化为计算二维TLM模型的电路求解。(5)构建基于TLM法的模拟无线信道的电磁场分析系统。通过勘测数据,设置矿井地层各层的电性参数,绘制出二维矿井地质的仿真构造图,并利用二维TLM模型算法对其进行电磁场的求解。本文首先对应急透地无线通信进行了理论研究,并在此基础上结合实际情况对它的实际应用做了进一步的探讨,其对应急透地无线通信的研究和应用具有一定的理论和实际意义。