基于超宽带雷达传感器的土壤信道估计

发布时间：2019-10-02 21:51

【摘要】：土壤信息监测是实现农业发展的基础。研究一种高性能、低成本的土壤信息采集技术对实现农业现代化、科技化至关重要。超宽带雷达传感器具有共享频率资源、穿透能力强、低功耗等技术优点,并且多个雷达传感器节点组成雷达传感网络,可实行区域化的土壤信息监测。本文基于超宽带雷达传感器对土壤信道进行估计。首先,通过对不同土壤环境下超宽带雷达信号的传播特性进行分析,建立土壤信道模型;然后,对该环境下的信道冲激响应与土壤湿度、p H值之间的关系进行了研究。具体工作及相应的结论如下:1.描述了本文土壤信道模型的研究方法和土壤信道数据的测量方法。分别对常用的几种信道模型进行了分析,选取了统计性建模作为本文的信道研究方法;对时域和频域数据测量方法做了比较,并结合本文现有的研究基础选取了时域测量法。2.搭建实验环境和选取实验设备,为本文信道数据采集奠定基础。以超宽带雷达传感器为平台,分别对不同湿度值和p H值的土壤采集了大量的雷达回波信号。3.利用CLEAN算法从雷达接收信号中提取出了不同湿度值、p H值土壤的信道冲激响应。本文利用最大似然估计算法分别估计信道冲激响应的幅度、簇时延和多径时延数据统计分布模型的相应参数值,并计算各参数对应的标准差值。4.提出了针对本文实验条件下的p H值、湿度值土壤的信道冲激响应幅度和时延特性的统计模型。通过比较统计模型的密度曲线和幅度、时延数据的统计直方图与密度曲线间的RMSE值来分析各统计模型的拟合性能。本文通过独立分析研究提出,广义极值分布具有最佳的信道冲激响应幅度、簇时延数据密度包络曲线,并且对于多径时延数据,对数逻辑斯分布密度曲线拟合性能最佳。泊松分布不适合本文实验条件下的时延数据统计分布。5.本文研究分析了信道冲激响应与土壤p H、湿度之间的关系,提出了一种土壤湿度、p H值的测量方法。结果显示:在本文实验条件下,幅度和时延统计模型参数基本不受土壤湿度值的影响,CIR多径时延统计模型?参数与p H有着较好的相关性,其他情况下p H值对统计模型的参数影响较小。
【图文】：

图 3-1 时域测量系统及后期数据处理流程图量用的设备有矢量网络分析仪（Vector NetworkAna功放和低噪声放大器。频域测量的主要设备就是 指定频带上选择若干等间隔的离散频率点发射单和信道的作用后再被 VNA 接收，通过对比发射和在相应频率点上频率响应的幅度值和相位值。按的收发天线和信号的混合频率响应函数，，去掉其道的频率响应，继而得到信道的时域冲激响应以数设置方面，首先要考虑的是测量带宽要符合超频点数。具体选择的数值要参考离散等间隔频谱的对应关系，即测量频谱的频带宽度与反变换后隔成反比，同时频点间隔与时域信号的总时长成

图 3-2 频域测量系统及后期数据处理流程表 3-1 时域与频域信道数据测量比较时域 信号冲激响应 接收信号与发射模板信号去卷积 取决于发射脉冲宽度 取决于发射脉冲宽度小，数字采样示波器采样率高V 复杂 高 适合各种传输距离 一般测测量方法的比较，分别对测量结果、系统分综上，实际信道测量中应根据系统分辨率指
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S126;TN958

【引证文献】

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本文编号：2545133