GNSS卫星反射信号用于土壤介电常数的精确反演方法

摘要

本发明公开了一种GNSS卫星反射信号用于土壤介电常数的精确反演方法，属于微波遥感技术领域。本发明方法利用GNSS双基雷达接收GNSS卫星的直达信号和反射信号，获得直达信号功率和反射信号功率，进而获得土壤反射率R；获得地表反射系数与相对土壤介电常数的关系；然后根据接收的不同的反射信号，确定对应的反射系数和土壤反射率，设置中间参数，将土壤反射率的式子转化为一元四次方程，求解方程的解，确定土壤介电常数。本发明方法应用范围广，反演精度高，能精确反演土壤介电常数，进而得到准确的土壤湿度。

主权项

1.一种GNSS卫星反射信号用于土壤介电常数的精确反演方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）利用GNSS双基雷达接收GNSS卫星的直达信号和反射信号，获得直达信号功率P_d和反射信号功率P_r，然后根据土壤反射率R的定义得到：（2）得到地表反射系数与相对土壤介电常数ε的关系：$R_v=\frac{ϵ\cos \theta -\sqrt{ϵ-{\sin }^2\theta }}{ϵ\cos \theta +\sqrt{ϵ-{\sin }^2\theta }},$$R_h=\frac{\cos \theta -\sqrt{ϵ-{\sin }^2\theta }}{\cos \theta +\sqrt{ϵ-{\sin }^2\theta }};$R_v是光滑表面的垂直反射系数，R_h是光滑表面的水平反射系数，θ是GNSS卫星的入射角；（3）根据接收的反射信号，确定对应的反射系数和土壤反射率，土壤反射率为用R_v和R_h表达的式子；然后设置中间参数c和x：c＝tan²θ，将土壤反射率的式子用中间参数表示，并转化为一元四次方程；当只接受反射信号的左旋圆极化分量、或者接收反射信号的左旋圆极化分量和右旋圆极化分量、或者只考虑反射信号的左旋圆极化分量中的垂直极化分量时，求解一元四次方程的第一个解；当只接受反射信号的右旋圆极化分量时，求解一元四次方程的第二个解；最后，确定对应的土壤介电常数Permittivity：$\mathrm{Permittivity}=\frac{X^2+c}{1+c}$其中，X表示所求解的第一个解或第二个解。