基于超宽带雷达传感器的土壤信道估计

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1、-…一^一―.一“'一--一-.1丨__,一UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题巨基于超宽带雷达传感器的土壤信道估计学科专业__________信号与信息处理_________学号201221020469作者姓名______________刘淼______________指导教师梁菁特聘研究员独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，

2、也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期年〉月日i论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名:日期：年}月"日分类号密级注1UDC学位论文基于超宽带雷达传感器的

3、土壤信道估计（题名和副题名）刘淼（作者姓名）指导教师梁菁特聘研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业信号与信息处理提交论文日期2015.3.30论文答辩日期2015.05.07学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。SOILCHANNELESTIMATIONUSINGANUWBRADARSENSORAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:SignalandI

4、nformationProcessingAuthor:LiuMiaoAdvisor:LiangJingSchool:SchoolofElectronicEngineering摘要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

5、与土壤湿度、pH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pH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、pH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

6、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pH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pH、湿度之间的关系，提出了一种土壤湿度、pH值的测量方法。结果显示：在本文实验条件下，幅

7、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pH有着较好的相关性，其他情况下pH值对统计模型的参数影响较小。关键词：超宽带，土壤，信道估计，湿度，pHIABSTRACTABSTRACTMonitoringsoilinformationisessentialtothedevelopmentofagriculture.Therefore,itisnecessarytodevelopahigh-performance,low-costtechniqueforsoilinformationcollection.TheUltra