[发明专利]高精度信噪比拟合模型及基于该模型的土壤湿度反演方法

权利要求书

1.一种高精度信噪比拟合模型，其特征在于：所述模型包括：

其中，SNR为使用右旋圆极化天线接收干涉信号时干涉信号的信噪比；θ为卫星高度角，其是关于时间的函数，由卫星星历或精密星历确定；sin(θ)为高度角正弦值；a₀为信噪比放大系数拟合参数；a₁为信噪比的频率拟合参数；a₂为信噪比的相位拟合参数；与分别为n₀与n₁阶多项式，且需满足公式(4)、(5)所示的约束条件；n₀,n₁的值根据经验确定，但二者需满足公式(6)所确定的约束条件；为多项式的拟合参数；为多项式pⁿ¹(·)的拟合参数。

2.根据权利要求1所述的高精度信噪比拟合模型，其特征在于：所述模型的构建过程包括：首先，得到干涉信号的信噪比周期性变化的理论模型，该理论模型表示为：

其中P_d,P_r分别为直射与反射信号的信噪比；θ为卫星高度角；为初始相位；f为信噪比的震荡频率，H为天线相对于反射面的有效高度，λ为导航信号载波波长；

然后，使用不同阶数的多项式对直射信号功率P_d与反射信号功率P_r的变化进行建模，并将其代入上式中的信噪比拟合模型中，将模型的中其他与土壤湿度有关的特征参量全部使用拟合参数进行替换；

最后，为模型加上适当的约束条件得到关于信噪比数据的高精度拟合模型，完成高精度信噪比拟合模型的构建。

3.一种基于高精度信噪比拟合模型的土壤湿度反演方法，应用于权利要求1-2任一所述的高精度信噪比拟合模型，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

步骤1：干涉信号接收处理：使用接收机配合右旋圆极化天线接收处理干涉信号，并将干涉信号以信噪比数据的形式记录下来，同时记录接收机位置、时间、卫星星历信息；

步骤2：计算卫星仰角、方位角：根据时间、接收机位置与卫星星历信息计算各个可见卫星的仰角与方位角；

步骤3：选星：根据需测量的区域相对于天线架设位置的方位选择方位与测量区域方位相同的卫星；

步骤4：刻度转换：从满足方位要求的卫星中，选择满足要求的卫星的低仰角信噪比数据，将其由对数刻度转换为线性刻度；

步骤5：模型拟合：利用非线性最小二乘拟合算法，将所述高精度信噪比拟合模型与步骤4所得信噪比数据进行直接拟合，一次性得到所有拟合参数

步骤6：土壤湿度反演：利用步骤5所得到的不同的拟合参数，实现不同的土壤湿度反演操作。

4.根据权利要求3所述的基于高精度信噪比拟合模型的土壤湿度反演方法，其特征在于：所述步骤1中的接收机为GNSS-IR接收机。

5.根据权利要求3所述的基于高精度信噪比拟合模型的土壤湿度反演方法，其特征在于：所述步骤6中不同的土壤湿度反演操作包括基于理论模型的土壤湿度反演操作和基于经验模型的土壤湿度反演操作。