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原文传递基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测方法及装置

专利名称：	基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测方法及装置
摘要：	本发明公开了一种基于GNSS‑IR多波段融合土壤湿度监测方法及装置，其中，方法包括：采集地基监测站的监测数据，并从监测数据中提取目标数据；根据目标数据得到满足预设条件的低仰角数据；根据低仰角数据将仰角正弦化，并对SNR数据进行多项式拟合，以去除直射分量，得到SNR多径分量，并通过信号频谱分析获取主频率，并对SNR多径分量进行最小二乘拟合，以得到振幅值；对振幅值进行熵值法差分处理，以得到融合数据；根据振幅值与土壤湿度的相关关系得到相关关系图，进而建立函数映射关系，以根据融合数据得到当前土壤湿度。该方法可以利用熵值法确定权重进行多波段融合，有效提高单波段反演土壤湿度的精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	金华航大北斗应用技术有限公司
发明人：	不公告发明人
专利状态：	有效
申请日期：	2018-04-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-29T00:00:00+0800
申请号：	CN201810344449.8
公开号：	CN110389208A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张润
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	321000 浙江省金华市金义都市新区管委会310号
主权项：	1.一种基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：采集地基监测站的监测数据，并从所述监测数据中提取目标数据，其中，所述目标数据包括每颗卫星的仰角、方位角、时间和SNR数据以及土壤湿度实测数据；根据所述目标数据得到满足预设条件的低仰角数据；根据所述低仰角数据将仰角正弦化，并对所述SNR数据进行多项式拟合，以去除直射分量，得到SNR多径分量，并通过信号频谱分析获取主频率，并对所述SNR多径分量进行最小二乘拟合，以得到振幅值；对所述振幅值进行熵值法差分处理，以得到融合数据；以及根据所述振幅值与土壤湿度的相关关系得到相关关系图，进而建立函数映射关系，以根据所述融合数据得到当前土壤湿度。 2.根据权利要求1所述的基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测方法，其特征在于，还包括：根据拟合结果剔除所述SNR数据中不满足预设质量条件的信噪比数据。 3.根据权利要求1所述的基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测方法，其特征在于，所述通过信号频谱分析获取主频率，并对所述SNR多径分量进行最小二乘拟合，以得到振幅值，进一步包括：通过Lomb-Scargle变换进行谱分析，以得到频率的谱；根据所述频率的谱得到等效天线高度的谱，并选取谱值最大的等效天线高度值作为等效天线高度的估计值，以通过最小二乘拟合求得所述振幅值。 4.根据权利要求1所述的基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测方法，其特征在于，所述对所述振幅值进行熵值法差分处理，以得到融合数据，进一步包括：获取所述SNR数据的L1波段和L2波段的振幅指标值的比重；根据所述L1波段和L2波段的振幅指标值的比重得到指标信息熵，以得到信息熵冗余度；根据所述信息熵冗余度得到指标权重，以得到单指标评价得分。 5.根据权利要求4所述的基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测方法，其特征在于，其中，所述振幅指标值的比重表示为：其中，X`ij为某颗卫星第i天第j项评价指标的数值，m为指标数；所述指标信息熵表示为：其中，K为k＝1/ln(m)；所述信息熵冗余度表示为： dj＝1-ej，其中，ej为指标信息熵；所述指标权重表示为：所述单指标评价得分表示为： Sij＝Wi×X`ij。 6.一种基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测装置，其特征在于，包括：采集模块，用于采集地基监测站的监测数据，并从所述监测数据中提取目标数据，其中，所述目标数据包括每颗卫星的仰角、方位角、时间和SNR数据以及土壤湿度实测数据；获取模块，用于根据所述目标数据得到满足预设条件的低仰角数据；计算模块，用于根据所述低仰角数据将仰角正弦化，并对所述SNR数据进行多项式拟合，以去除直射分量，得到SNR多径分量，并通过信号频谱分析获取主频率，并对所述SNR多径分量进行最小二乘拟合，以得到振幅值；第一处理模块，用于对所述振幅值进行熵值法差分处理，以得到融合数据；以及第二处理模块，根据所述振幅值与土壤湿度的相关关系得到相关关系图，进而建立函数映射关系，以根据所述融合数据得到当前土壤湿度。 7.根据权利要求6所述的基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测装置，其特征在于，还包括：剔除模块，用于根据拟合结果剔除所述SNR数据中不满足预设质量条件的信噪比数据。 8.根据权利要求6所述的基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测装置，其特征在于，所述计算模块进一步用于通过Lomb-Scargle变换进行谱分析，以得到频率的谱，并根据所述频率的谱得到等效天线高度的谱，并选取谱值最大的等效天线高度值作为等效天线高度的估计值，以通过最小二乘拟合求得所述振幅值。 9.根据权利要求6所述的基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测装置，其特征在于，所述第一处理模块进一步用于获取所述SNR数据的L1波段和L2波段的振幅指标值的比重，并根据所述L1波段和L2波段的振幅指标值的比重得到指标信息熵，以得到信息熵冗余度，以及根据所述信息熵冗余度得到指标权重，以得到单指标评价得分。 10.根据权利要求9所述的基于GNSS-IR多波段融合土壤湿度监测装置，其特征在于，其中，所述振幅指标值的比重表示为：其中，X`ij为某颗卫星第i天第j项评价指标的数值，m为指标数；所述指标信息熵表示为：其中，K为k＝1/ln(m)；所述信息熵冗余度表示为： dj＝1-ej，其中，ej为指标信息熵；所述指标权重表示为：所述单指标评价得分表示为： Sij＝Wi×X`ij。
所属类别：	发明专利