本发明专利技术提供一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，包括土壤墒情监测模块，用于监测输送土壤的肥力参数；大气环境参数监测模块，用于监测输送大气中的参数情况；存储模块，用于将各传感器的数据记录保存，用于定时通过通信模块进行发送或事后处理；通信模块，用于监测站多源传感器数据向服务器的传输和服务系控制指令的接收；定位模块，包括GNSS天线与GNSS接收机，用于传输GNSS内需要的数据信息；农情综合处理模块，接收其它模块输送的参数信息，处理后得到需要的农情信息，以及一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测装置，用来采集与处理农田的现场信息与GNSS内的历年信息，用来对一定区域内的农作物进行历史数据对比以及对气候条件进行预测。数据对比以及对气候条件进行预测。数据对比以及对气候条件进行预测。
【技术实现步骤摘要】
基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统和装置
[0001]本专利技术主要涉及农情监测
，具体涉及一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统和装置。
技术介绍
[0002]农业问题是全球可持续发展的基本问题，也是一个国家的基本产业。在智能化高速发展的今天，农业智能化成为新世纪农业发展的新潮流，农业智能化也成为当今一个很重要的课题。农田信息的实时采集是精细农业的基本需求，拥有一整套完善的农情综合监测系统，是能否及时、准确、高效地获取农业生产过程中的各项指标信息，提高农业生产管理及决策的关键。
[0003]利用北斗卫星导航和卫星遥感手段等传感器获取地面高精度位置信息和土地覆盖类型，通过一定的智能化处理技术，能够实现农业农村关键要素的提取和监测，指导农业发展，推动数字乡村建设。随着我国北斗三号全球卫星导航系统的建成投用和国产芯片的技术突破，利用北斗高精度定位技术推动精准农业发展具有广泛的应用前景。地基增强系统( CORS 系统 )是北斗高精度定位前提，当前我国已建立了国家级和省级CORS为主，千寻位置、中国移动等商业 CORS 为辅的北斗地基服务体系。基于CORS 系统提供的高精度改正信息，可以实现分米级至厘米级的高精度位置信息获取。基于手持 GIS 数据采集软硬件终端，可以实现农业地块等要素信息的数据采编、数据管理和查询功能。
[0004]此外，随着低成本、小型化无人机技术的发展，搭载高精度定位定姿模块的无人机可以实现免相控的三维倾斜摄影测量，构建农业农村三维模型；基于高精度地块信息确定农田边界，利用植保无人机可实现自动规划航线、全自动化农药、化肥等作业。此外，利用搭配 RTK 技术的自动驾驶农机，可以实现精准播种和收割，提高农业自动化程度。农作物长势是指导农业生产管理，评估产量最为重要的农情要素之一。
[0005]专利技术人在具体的实施例操作过程中，发现了以下缺陷：农作物长势是指导农业生产管理，评估产量最为重要的农情要素之一，目前的各项技术各自发展，无法将各项信息要素结合在一起，提取重要的农作物信息进行提前诊断，也无法对一定区域内的农作物进行历史数据对比以及对气候条件进行预测，或者对区域内遥感数据进行分析来得到生长物的长期发展，进而难以完成对指定区域内农作物长势的长期监测管理以及预测预警作业。
技术实现思路
[0006]专利技术要解决的技术问题本专利技术的提供了一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统和装置，用以解决上述
技术介绍
中存在的技术问题。
[0007]技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种基于GNSS和多传感器融合的农
情综合监测系统，包括土壤墒情监测模块，用于监测输送土壤的肥力参数；大气环境参数监测模块，用于监测输送大气中的参数情况；存储模块，用于将各传感器的数据记录保存，用于定时通过通信模块进行发送或事后处理；通信模块，用于监测站多源传感器数据向服务器的传输和服务系控制指令的接收；定位模块，包括GNSS天线与GNSS接收机，用于传输GNSS内需要的数据信息；农情综合处理模块，接收其它模块输送的参数信息，处理后得到需要的农情信息。
[0008]进一步的，所述农情综合处理模块包括降水量预报模块，得到定位模块原始观测值数据，利用精密单点定位技术即PPP技术进行数据处理，得到预设时间内预设区域内的大气水汽信息，在将大气水汽信息进行自适应深度学习，建立区域农田气象模型，进行小尺度农业气象预报和预警；精密位置服务模块，接收各个定位模块的终端的请求，发布精密改正信息，实现精密位置服务；土壤状态监测模块，根据GNSS原始观测值的载噪比信息进行土壤冻融监测，并结合实测土壤墒情数据进行自校正，实现大范围土壤状态监测；土壤湿度模拟值计算模块，利用定位模块的载噪比SNR观测值提取多路径反射分量，解算出土壤湿度模拟值。
[0009]进一步的，所述降水量预报模块包括参数文件读取模块，读取定位模块原始观测值数据；天顶对流层总延迟ZTD计算模块，将定位模块原始观测值数据带入预设算法计算天顶对流层总延迟ZTD值，天顶对流层总延迟ZTD值，天顶对流层总延迟ZTD值，式中，s和r分别表示卫星和接收机；和分别为无电离层组合的伪距和载波相位；为频率对应的伪距观测值和载波相位观测值；为接收机和卫星之间的几何距离，表达式如式3所示，为接收机三维坐标，为卫星坐标；c为光速；和分别为接收机和卫星钟差；和为无电离层组合后的等效波长和等效整周模糊度；和分别为伪距、载波相位无电离层观测量的测量噪声；为天顶对流层总延迟ZTD；
天顶湿延迟ZWD计算模块，接收实测的气象数据，按照照对流层总延迟的90%来计算得出ZHD天顶对流层干延迟，在输入预设算法内计算天顶湿延迟ZWD；大气可降水量计算模块式中，TT为水汽转换系数，其值为0.13
‑
0.17。
[0010]进一步的，所述精密位置服务模块包括无人机数据接收模块，接收无人机测量的农田土壤提供位置信息对GNSS位置信息进行校正精确定位。
[0011]进一步的，所述土壤状态监测模块包括信号接收模块，接收GNSS卫星的发射机发出直射信号及经过农田冻融土壤反射后形成的反射信号；卫星筛选模块，接收直射信号生成的频谱图分析信号的振荡幅度，震动幅度大于25
°
为信号较好的卫星，进而对接收机接收到的信号进行筛选，选取信号较好卫星，频谱图生成模型如下，其中，SNR为信噪比，其中分别为振幅、接收机高度、卫星波段、卫星高度角和相位；降噪模块，利用去除趋势项系统对筛选后的信号计算出冻融判别指标信噪比进行降噪，降噪模型如下其中，分别为直接功率、反射功率和干扰相位，SNR作为判别地表冻融状态的原始值； 信噪比分离模块，接收机所接收到的一阶信噪比是由直射信号功率决定的，所以要将反射信号从GNSS多路径中分离出来，所述信噪比分离模型如下其中DSNR为将直射信号分离后的信噪比，分离后将得到数据形成波形图；对比模块，将得到的波形图与理论波形模拟库中的理论波形图进行对比，并通过最小二乘法进行匹配以得到农田土壤冻融状态。
[0012]进一步的，所述土壤湿度模拟值计算模块包括数据读取模块，读取SNR信息，输入高度角和方位角信息以供选星所用；选星模块，分析卫星状况，针对数据绘制出卫星分布图、高度角分布图、方位角分布图，挑选卫星状况良好的卫星，以供下一步分析，实现选星过程；数据提取模块，从SNR序列中提取多路径反射分量，对多路径反射分量进行重采
样，有提取的数据来估计其幅度和频率特征参数，能够反应土壤湿度变化，进而用来土壤湿度的监测。
[0013]一种基于北斗和多传感器融合的农情综合监测装置，包括农田信息收集装置；所述农田信息收集装置包括传感器，所述传感器连接土壤墒情仪，所述土壤墒情仪连接大气水汽监测、降水量预报装置以及土壤冻融状态监测装置，所述农田信息收集装置顶部连接外部信号接收机。
[0014]进一步的，所述传感器包括雨量计、风速传感器、土壤温度电导率二合一传感器、土壤PH传感器中的至少一种。
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：包括土壤墒情监测模块，用于监测输送土壤的肥力参数；大气环境参数监测模块，用于监测输送大气中的参数情况；存储模块，用于将各传感器的数据记录保存，用于定时通过通信模块进行发送或事后处理；通信模块，用于监测站多源传感器数据向服务器的传输和服务系控制指令的接收；定位模块，包括GNSS天线与GNSS接收机，用于传输GNSS内需要的数据信息；农情综合处理模块，接收其它模块输送的参数信息，处理后得到需要的农情信息。2.根据权利要求1所述的一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：所述农情综合处理模块包括降水量预报模块，得到定位模块原始观测值数据，利用精密单点定位技术即PPP技术进行数据处理，得到预设时间内预设区域内的大气水汽信息，在将大气水汽信息进行自适应深度学习，建立区域农田气象模型，进行小尺度农业气象预报和预警；精密位置服务模块，接收各个定位模块的终端的请求，发布精密改正信息，实现精密位置服务；土壤状态监测模块，根据GNSS原始观测值的载噪比信息进行土壤冻融监测，并结合实测土壤墒情数据进行自校正，实现大范围土壤状态监测；土壤湿度模拟值计算模块，利用定位模块的载噪比SNR观测值提取多路径反射分量，解算出土壤湿度模拟值。3.根据权利要求2所述的一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：所述降水量预报模块包括参数文件读取模块，读取定位模块原始观测值数据；天顶对流层总延迟ZTD计算模块，将定位模块原始观测值数据带入预设算法计算天顶对流层总延迟ZTD值，对流层总延迟ZTD值，对流层总延迟ZTD值，式中，s和r分别表示卫星和接收机；和分别为无电离层组合的伪距和载波相位；为频率对应的伪距观测值和载波相位观测值；为接收机和卫星之间的几何距离，表达式如式3所示，为接收机三维坐标，为卫星坐标；c为光速；和分别为接收机和卫星钟差；和为无电离层组合后的等效波长和等效整周模糊度；和分别为伪距、载波相位无电离层观测量的测量噪声；为天顶对流层总延迟ZTD；
天顶湿延迟ZWD计算模块，接收实测的气象数据，按照照对流层总延迟的90%来计算得出ZHD天顶对流层干延迟，在输入预设算法内计算天顶湿延迟ZWD；大气可降水量（PWV）计算模块式中，TT为水汽转换系数，其值为0.13
‑
0.17。4.根据权利要求2所述的一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：所述精密位置服务模块包括无人机数据接收模块，接收无人机测量的农田土壤提供位置信息对GNSS位置信息进行校正精确定位。5.根据权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张民，赵乐文，宋少辉，梅世玉，
申请(专利权)人：安徽阡陌网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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