一种多光谱作物生长传感器温度补偿模型的构建方法

摘要

本发明公开了一种多光谱作物生长传感器温度补偿模型的构建方法，通过对传感器输出电压做温度补偿，即可实现反射率的温度补偿；本发明构建基于温度的同时适用于720nm和810nm上行光传感器和下行光传感器输出电压的预测模型，通过预测模型得到上行光传感器与下行光传感器的温度补偿模型；根据温度补偿后的输出电压计算反射率实现对多光谱作物生长传感器反射率的温度补偿。本发明构建了运算量低、精度高的多光谱作物生长传感器温度补偿模型，提高了传感器田间应用的温度稳定性；了解了多光谱作物生长传感器的温度特性，在此基础上构建了传感器输出电压的温度预测模型，进而实现了传感器反射率的温度补偿。

主权项

一种多光谱作物生长传感器温度补偿模型的构建方法，其特征在于，该多光谱作物生长传感器温度补偿模型的构建方法包括：步骤一，以720nm上行光传感器和下行光传感器的输出电压构建基于温度的传感器输出电压预测模型，将810nm的上行光和下行光传感器输出电压做验证数据；步骤二，以室温25℃时上行光和下行光传感器不同波段的输出电压V_25λ代表接收到的λ波段入射光能量；构建的模型中应有温度的主效应及温度与V_25λ的交互作用项；温度对传感器输出电压的影响规律明显，温度的主效应用多项式来模拟，多项式将考虑一次项、二次项、三次项和四次项；则传感器输出电压温度预测模型的原型如公式(4)所示：V_Tλ＝a+bV_25λ+cT+dT²+eT³+fT⁴+gT·V_25λ  4()T为摄氏温度，V_Tλ为温度T下λ波段上行光或下行光传感器的输出电压；利用建模数据和SPSS16.0的非线性回归功能得公式(4)的系数，其中e＝0，f＝0，因此模型剔除温度的三次项和四次项得公式(5)；V_Tλ＝0.041+0.909V_25λ‑0.002T+10^‑5T²+0.004T·V_25λ  5()步骤三，将720nm和810nm的V_25λ代入公式(5)得到不同温度下传感器的预测值，并计算反射率，模型对810nm的验证数据亦呈现很高的拟合度；模型的R²＝0.9998，RRMSE＝2.31％；步骤四，对公式(5)做形式上的转换，得公式(6)；公式(6)将不同温度条件下的上行、下行光传感器的输出电压V_Tλ补偿到25℃对应的电压V_25λ；$V_{25\lambda }=\frac{V_{\mathrm{T\lambda }}-0.041+0.002T-{10}^{-5}{T}^2}{0.909+0.004T}---6\left(\right)$利用V_25λ计算反射率即可实现多光谱作物生长传感器反射率的温度补偿。