基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统和装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115931044A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211445025.3(22)申请日2022.11.18(71)申请人安徽阡陌网络科技有限公司地址241000安徽省芜湖市镜湖区观澜路1号滨江商务楼12层(72)发明人张民赵乐文宋少辉梅世玉(74)专利代理机构安徽华普专利代理事务所(普通合伙)34151专利代理师蔡庆新(51)Int.Cl.G01D21/02(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统和装置(57)摘要本发明提供一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，包括土壤墒情监测模块，用于监测输送土壤的肥力参数；大气环境参数监测模块，用于监测输送大气中的参数情况；存储模块，用于将各传感器的数据记录保存，用于定时通过通信模块进行发送或事后处理；通信模块，用于监测站多源传感器数据向服务器的传输和服务系控制指令的接收；定位模块，包括GNSS天线与GNSS接收机，用于传输GNSS内需要的数据信息；农情综合处理模块，接收其它模块输送的参数信息，处理后得到需要的农情信息，以及一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测装置，用来采集与处理农田的现场信息与GNSS内的历年信息，用来对一定区域内的农作物进行历史数据对比以及对气候条件进行预测。CN115931044ACN115931044A权利要求书1/3页1.一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：包括土壤墒情监测模块，用于监测输送土壤的肥力参数；大气环境参数监测模块，用于监测输送大气中的参数情况；存储模块，用于将各传感器的数据记录保存，用于定时通过通信模块进行发送或事后处理；通信模块，用于监测站多源传感器数据向服务器的传输和服务系控制指令的接收；定位模块，包括GNSS天线与GNSS接收机，用于传输GNSS内需要的数据信息；农情综合处理模块，接收其它模块输送的参数信息，处理后得到需要的农情信息。2.根据权利要求1所述的一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：所述农情综合处理模块包括降水量预报模块，得到定位模块原始观测值数据，利用精密单点定位技术即PPP技术进行数据处理，得到预设时间内预设区域内的大气水汽信息，在将大气水汽信息进行自适应深度学习，建立区域农田气象模型，进行小尺度农业气象预报和预警；精密位置服务模块，接收各个定位模块的终端的请求，发布精密改正信息，实现精密位置服务；土壤状态监测模块，根据GNSS原始观测值的载噪比信息进行土壤冻融监测，并结合实测土壤墒情数据进行自校正，实现大范围土壤状态监测；土壤湿度模拟值计算模块，利用定位模块的载噪比SNR观测值提取多路径反射分量，解算出土壤湿度模拟值。3.根据权利要求2所述的一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：所述降水量预报模块包括参数文件读取模块，读取定位模块原始观测值数据；天顶对流层总延迟ZTD计算模块，将定位模块原始观测值数据带入预设算法计算天顶对流层总延迟ZTD值，式中，s和r分别表示卫星和接收机；和分别为无电离层组合的伪距和载波相位；为频率对应的伪距观测值和载波相位观测值；为接收机和卫星之间的几何距离，表达式如式3所示，为接收机三维坐标，为卫星坐标；c为光速；和分别为接收机和卫星钟差；和为无电离层组合后的等效波长和等效整周模糊度；和分别为伪距、载波相位无电离层观测量的测量噪声；为天顶对流层总延迟ZTD；2CN115931044A权利要求书2/3页天顶湿延迟ZWD计算模块，接收实测的气象数据，按照照对流层总延迟的90%来计算得出ZHD天顶对流层干延迟，在输入预设算法内计算天顶湿延迟ZWD；大气可降水量（PWV）计算模块式中，TT为水汽转换系数，其值为0.13‑0.17。4.根据权利要求2所述的一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：所述精密位置服务模块包括无人机数据接收模块，接收无人机测量的农田土壤提供位置信息对GNSS位置信息进行校正精确定位。5.根据权利要求2所述的一种基于GNSS和多传感器融合的农情综合监测系统，其特征在于：所述土壤状态监测模块包括信号接收模块，接收GNSS卫星的发射机发出直射信号及经过农田冻融土壤反射后形成的反射信号；卫星筛选模块，接收直射信号生成的频谱图分析信号的振荡幅度，震动幅度大于25°为信号较好的卫星，进而对接收机接收到的信号进行筛选，选取信号较好卫星，频谱图生成模型如下，其中，SNR为信噪比，其中分别为振幅、接收机高度、卫星波段、卫星高度角和相位；降噪模块，利用去除趋势项系统对筛选后的信号计算出冻融判别指标信噪比进行降噪，降噪模型如下其中，分别