【摘要】：土壤信息監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。研究一種高性能、低成本的土壤信息采集技術(shù)對實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、科技化至關(guān)重要。超寬帶雷達(dá)傳感器具有共享頻率資源、穿透能力強(qiáng)、低功耗等技術(shù)優(yōu)點(diǎn),并且多個雷達(dá)傳感器節(jié)點(diǎn)組成雷達(dá)傳感網(wǎng)絡(luò),可實(shí)行區(qū)域化的土壤信息監(jiān)測。本文基于超寬帶雷達(dá)傳感器對土壤信道進(jìn)行估計(jì)。首先,通過對不同土壤環(huán)境下超寬帶雷達(dá)信號的傳播特性進(jìn)行分析,建立土壤信道模型;然后,對該環(huán)境下的信道沖激響應(yīng)與土壤濕度、p H值之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。具體工作及相應(yīng)的結(jié)論如下:1.描述了本文土壤信道模型的研究方法和土壤信道數(shù)據(jù)的測量方法。分別對常用的幾種信道模型進(jìn)行了分析,選取了統(tǒng)計(jì)性建模作為本文的信道研究方法;對時域和頻域數(shù)據(jù)測量方法做了比較,并結(jié)合本文現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)選取了時域測量法。2.搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境和選取實(shí)驗(yàn)設(shè)備,為本文信道數(shù)據(jù)采集奠定基礎(chǔ)。以超寬帶雷達(dá)傳感器為平臺,分別對不同濕度值和p H值的土壤采集了大量的雷達(dá)回波信號。3.利用CLEAN算法從雷達(dá)接收信號中提取出了不同濕度值、p H值土壤的信道沖激響應(yīng)。本文利用最大似然估計(jì)算法分別估計(jì)信道沖激響應(yīng)的幅度、簇時延和多徑時延數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分布模型的相應(yīng)參數(shù)值,并計(jì)算各參數(shù)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差值。4.提出了針對本文實(shí)驗(yàn)條件下的p H值、濕度值土壤的信道沖激響應(yīng)幅度和時延特性的統(tǒng)計(jì)模型。通過比較統(tǒng)計(jì)模型的密度曲線和幅度、時延數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)直方圖與密度曲線間的RMSE值來分析各統(tǒng)計(jì)模型的擬合性能。本文通過獨(dú)立分析研究提出,廣義極值分布具有最佳的信道沖激響應(yīng)幅度、簇時延數(shù)據(jù)密度包絡(luò)曲線,并且對于多徑時延數(shù)據(jù),對數(shù)邏輯斯分布密度曲線擬合性能最佳。泊松分布不適合本文實(shí)驗(yàn)條件下的時延數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分布。5.本文研究分析了信道沖激響應(yīng)與土壤p H、濕度之間的關(guān)系,提出了一種土壤濕度、p H值的測量方法。結(jié)果顯示:在本文實(shí)驗(yàn)條件下,幅度和時延統(tǒng)計(jì)模型參數(shù)基本不受土壤濕度值的影響,CIR多徑時延統(tǒng)計(jì)模型?參數(shù)與p H有著較好的相關(guān)性,其他情況下p H值對統(tǒng)計(jì)模型的參數(shù)影響較小。
【圖文】：

圖 3-1 時域測量系統(tǒng)及后期數(shù)據(jù)處理流程圖量用的設(shè)備有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（Vector NetworkAna功放和低噪聲放大器。頻域測量的主要設(shè)備就是 指定頻帶上選擇若干等間隔的離散頻率點(diǎn)發(fā)射單和信道的作用后再被 VNA 接收，通過對比發(fā)射和在相應(yīng)頻率點(diǎn)上頻率響應(yīng)的幅度值和相位值。按的收發(fā)天線和信號的混合頻率響應(yīng)函數(shù)，，去掉其道的頻率響應(yīng)，繼而得到信道的時域沖激響應(yīng)以數(shù)設(shè)置方面，首先要考慮的是測量帶寬要符合超頻點(diǎn)數(shù)。具體選擇的數(shù)值要參考離散等間隔頻譜的對應(yīng)關(guān)系，即測量頻譜的頻帶寬度與反變換后隔成反比，同時頻點(diǎn)間隔與時域信號的總時長成

圖 3-2 頻域測量系統(tǒng)及后期數(shù)據(jù)處理流程表 3-1 時域與頻域信道數(shù)據(jù)測量比較時域 信號沖激響應(yīng) 接收信號與發(fā)射模板信號去卷積 取決于發(fā)射脈沖寬度 取決于發(fā)射脈沖寬度小，數(shù)字采樣示波器采樣率高V 復(fù)雜 高 適合各種傳輸距離 一般測測量方法的比較，分別對測量結(jié)果、系統(tǒng)分綜上，實(shí)際信道測量中應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)分辨率指
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S126;TN958

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：2545133