【技术实现步骤摘要】
基于模糊熵的GPS多星融合土壤湿度监测方法
本专利技术涉及一种基于模糊熵的GPS多星融合土壤湿度监测方法，属于土壤湿度测量
技术介绍
土壤湿度是全球碳水循环的重要环节，是量化陆地及大气能量交换的关键参数。能够及时、准确地获取农田土壤湿度数据对于在农业生产中进行合理灌溉、减少水资源浪费、降低生产成本和提高农作物产量都是非常重要的。相比于传统的烘干称重法以及时域反射法(TDR)、频域反射法(FDR)等接触方式获取土壤湿度的方法，利用GNSS-R(GlobalNavigationSatelliteSystemReflectometry,GNSS-R)技术进行土壤湿度探测是一种新兴的技术手段，它具有非接触、大面积、实时性、连续性的优点，近年来受到越来越多的关注。在利用GNSS作为信号源进行土壤湿度测量的方法中，近些年来出现了一种利用GNSS干涉信号进行土壤湿度测量的技术，该技术理论上只需要一根天线即可完成土壤湿度测量。GNSS单天线接收机记录的信噪比数据受多径信号的影响呈现出衰减振荡特征，特征是干涉现象的表现，信噪...
【技术保护点】
1.一种基于模糊熵的GPS多星融合土壤湿度监测方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：/n步骤1：数据获取：/n在实验场地架设测绘级GPS接收机记录所有卫星多个频段的数据，同时架设气象站设备采集同比的土壤湿度数据；/n步骤2：SNR数据处理：/n从GPS接收机记录文件中，根据仰角选取振荡现象明显的低仰角的GPS每颗星的多个频段的SNR数据；/n步骤3：去除直射分量：/n利用多项式拟合，从步骤2获取的SNR数据中去除接收机的直射分量，只保留与土壤湿度有关的多径分量；/n步骤4：频谱分析获取振荡幅度观测量：/n利用信号频谱分析法进行频谱分析获取振荡频率，然后对多径分量做最小二...
【技术特征摘要】
1.一种基于模糊熵的GPS多星融合土壤湿度监测方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
步骤1：数据获取：
在实验场地架设测绘级GPS接收机记录所有卫星多个频段的数据，同时架设气象站设备采集同比的土壤湿度数据；
步骤2：SNR数据处理：
从GPS接收机记录文件中，根据仰角选取振荡现象明显的低仰角的GPS每颗星的多个频段的SNR数据；
步骤3：去除直射分量：
利用多项式拟合，从步骤2获取的SNR数据中去除接收机的直射分量，只保留与土壤湿度有关的多径分量；
步骤4：频谱分析获取振荡幅度观测量：
利用信号频谱分析法进行频谱分析获取振荡频率，然后对多径分量做最小二乘拟合，获得振幅观测量；
步骤5：数据融合：
基于Zadeh的模糊熵的思想，以模糊熵来表征当前卫星数据的模糊程度，运用基于模糊熵的多星加权融合算法，将步骤4中得到的振幅观测量数据进行基于模糊熵的多星加权融合算法，得到融合观测量；
步骤6：建立融合观测量与土壤湿度关系并反演土壤湿度：
用步骤5得到的融合观测量与实测土壤湿度建立回归模型，将测试集上的数据输入到该回归模型，输出得到土壤湿度反演值。
2.根据权利要求1所述的基于模糊熵的GPS多星融合土壤湿度监测方法，其特征在于：所述的步骤1中多个频段的数据包括：所有卫星L1、L2、L5三个频段的数据。
3.根据权利要求1所述的基于模糊熵的GPS多星融合土壤湿度监测方法，其特征在于：所述的步骤2中低仰角的范围为2°-30°。
4.根据权利要求1所述的基于模糊熵的GPS多星融合土壤湿度监测方法，其特征在于：所述的步骤3中去除直射分量具体包括以下：
SNR直射和反射信号可表示为：
式(1)中：Ad、Am分别表示直射、反射信号的幅度，ψ表示直射信号和反射信号的相位差；
则有：
式(2)中：为直反射路径差导致的相位差，表示干涉初始相位，H表示接收机天线的等效高度，其随着电磁波的穿透深度和反射面的介电特性的变化而变化；λ表示卫星信号的波长，θ表示卫星的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨东凯，孙波，常海宁，岳宪雷，
申请(专利权)人：山东航向电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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