利用雷达系统进行联合土壤和地上生物量表征
信号处理
2024-04-25 v1
摘要
通过生物量或植被冠层进行土壤湿度传感一直是研究人员面临的挑战，即便使用了具备穿透能力的SAR传感器。主要是由于射频信号在穿过冠层时要经过额外的时间和相位偏移，这些偏移取决于植被冠层的湿度和高度，而这两者在农业和森林领域通常是未知的。本文利用无人机系统（UAS）的可移动性收集空间上多样化的雷达测量数据，使我们能够在不进行任何校准步骤的情况下联合估计土壤湿度、地上生物量湿度和生物量高度。我们利用反射信号的时间飞行（ToF）和到达角（AoA）测量值的变化作为UAS在埋在土壤下的反射器上方飞行。我们通过在真实测量噪声下进行仿真以及进行不同类型地上生物量的实验来演示算法有效性。我们的仿真结果表明，该算法能够将体积土壤湿度估计到小于1%的中位数绝对误差（MAE），将植被高度估计到11.1厘米的MAE，将植被相对介电常数估计到0.32的MAE。我们的实验结果表明，在不同生物量湿度和高度的情况下，该方法在实际场景中有效。
引用
@article{arxiv.2404.15508,
title = {Joint Soil and Above-Ground Biomass Characterization Using Radars},
author = {Luke Jacobs and Mohamad Alipour and Adam Watts and Elahe Soltanaghai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.15508},
year = {2024}
}