[发明专利]基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法

说明书

本发明公开一种基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，属于土壤湿度测量技术领域，利用智能终端设备自带的GNSS天线接收干涉信号，再用干涉模式测量技术对接收到的数据进行实时处理，对土壤湿度进行反演。由于智能终端设备如智能手机的普及程度相当高，且该方法无需采购专门的GNSS接收器，因此大大降低了土壤湿度测量的成本，便于普及；同时，通过智能终端设备自身进行运动来获得干涉模式，而不依赖于卫星的运动，因此大大减少了采集数据所需的时间。解决了现有技术中出现的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，属于土壤湿度测量技术领 域。

背景技术

全球卫星导航系统反射信号(Global Navigation Satellite SystemReflection，GNSS-R)利用 地面反射的GNSS信号(如GPS卫星信号、北斗卫星信号等)，使用地基、空基乃至星基的 GNSS接收器对直射信号和反射信号进行处理，由于反射信号对土壤湿度敏感，因此可以用 于土壤湿度的反演。

干涉模式测量技术(Interference Pattern Technique，IPT)使用一根右旋圆极化天线接收干涉 信号，通过研究干涉信号的幅度、频率、相位与土壤湿度的关系，对土壤湿度进行反演。对 于通过GNSS-R对土壤湿度进行测量的方法，目前主要是双天线法和单天线法。双天线法分 别用左旋圆极化天线和右旋圆极化天线接收GNSS直射信号和反射信号进行反演，而单天线 法则是仅使用一根右旋圆极化天线接收干涉信号进行反演。目前，这两种方法的主要实现方 式都是使用专门的接收天线进行GNSS信号的接收，采集一定量的数据之后导出到计算机上 进行运算和反演，并且单天线法要得到干涉模式，通常依赖于卫星相对于地面的运动，因此 数据采集时间会比较长，长达数个小时。

目前市场上一般的智能的终端设备中都装载了GNSS接收天线，谷歌在安卓7.0以上的 系统中提供了获取GNSS原始数据的API，而智能终端设备体积较小，便于移动，成本较低， 这为土壤湿度的测量提供了可能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于智能终端设备的实时土壤湿度测 量方法，利用智能终端设备自带的GNSS天线接收干涉信号，再用干涉模式测量技术对接收 到的数据进行实时处理，对土壤湿度进行反演，解决了现有技术中出现的问题。

本发明所述的基于智能终端设备的实时土壤湿度测量方法，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的信噪比 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，