[发明专利]基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法

权利要求书

1.一种基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：GNSS信号接收处理，

智能终端设备中打开GNSS传感器开关，接收GNSS直射信号和反射信号形成的干涉信号的信噪比数据，并进行记录；

步骤2：姿态传感器信息记录，

调用智能终端设备中的姿态传感器，对其数据进行记录；

步骤3：获取干涉信号，

适当移动智能终端设备，得到GNSS直射信号与反射信号的未修正的干涉信号信噪比数据；

步骤4：姿态计算，

获取步骤2中的数据进行处理，得到智能终端设备的实时姿态信息；

步骤5：干涉信号数据修正

获取步骤4的智能终端设备姿态数据对步骤3的干涉信号信噪比数据进行修正，去除人手持智能终端设备不规则运动对干涉图样数据的影响，得到修正后的干涉信号的信噪比数据，对修正后的干涉信号的信噪比数据进行多项式拟合，去除直射信号分量，可得到干涉震荡SNR信号；

步骤6：土壤湿度反演，

根据土壤湿度与干涉震荡SNR信号的关系，反演土壤湿度；

步骤7：数据展示，

将步骤6中得到的实时土壤湿度数据输出到用户界面上，供用户读取使用。

2.根据权利要求1所述的基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，其特征在于：所述的步骤2中的智能终端设备姿态传感器包括：陀螺仪传感器、磁场传感器和加速度传感器。

3.根据权利要求2所述的基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，其特征在于：所述的智能终端设备姿态传感器的数据包括：陀螺仪传感器的数据包括设备绕X、Y、Z三轴旋转的角速度ω_x、ω_y、ω_z；磁场传感器的数据包括设备沿X、Y、Z三个方向的磁力值Φ_x、Φ_y、Φ_z；加速度传感器的数据为手机运动的加速度与重力加速度的合加速度，包括X、Y、Z三个方向的合加速度a_x、a_y、a_z。

4.根据权利要求1所述的基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，其特征在于：所述的步骤4中姿态计算的过程具体包括以下：

陀螺仪传感器的数据是短时间内姿态角的改变量ω_gyro(t)，将陀螺仪传感器的数据对时间进行积分得到姿态角θ_gyro(t)，表示为级数形式：

加速度传感器和磁场传感器得到的姿态角为θ_accMag(t)，在计算过程中每当传感器输出新数据时，与上一时刻的姿态角数据进行加权，即：

θ_accMag(t+Δt)＝(1-α)·θ_accMag(t)+α·θ_newAccMag (2)

其中α为加权因子，θ_new为新输出关于两次输出时间间隔的积分值；

将θ_accMag(t)通过低通滤波器，将θ_gyro(t)通过高通滤波器，上述二者结果相加，即完成互补滤波过程：

θ_filtered＝(1-α)·θ_newGyro+α·θ_newAccMag (3)

得到九轴融合后的姿态角数据。

5.根据权利要求1所述的基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，其特征在于：所述的步骤5中干涉信号表示为：

式中：A_d指GNSS直射信号的振幅，A_m指反射多径信号的振幅，φ指二者的相位差。

6.根据权利要求1所述的基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，其特征在于：所述的步骤5中的干涉震荡SNR信号表示为：

干涉震荡SNR信号是由上述干涉信号进行多项式拟合后去除直射信号分量后得到的，突出了多径信号的波动，其幅度、频率、相位作为土壤湿度反演的数据来源。