[发明专利]一种树木枝干径向分层结构的介电特征解析系统及方法

权利要求书

1.一种树木枝干径向分层结构的介电特征解析系统及方法，主要包括电磁波发送和接收模块、天线模块、回波处理模块三个部分，其中所述电磁波发送和接收模块包括微处理器，所述微处理器为LMS7002M芯片，所述LMS7002芯片至少连接有通信单元、RF射频单元和振荡器单元，所述通信单元为SuperSpeed USB总线，所述RF射频单元有两对接收/发射通道用于信号的发射和接受，所述振荡器单元为Rakon RPT7050A，频率为30.72MHz，用于产生信号；所述天线模块为定向18dBi雷达天线；所述所述回波处理模块核心为搭载Ubuntu系统的PC机，所述搭载Ubuntu系统的PC机至少包括回波存储单元、回波处理单元和逐层反演单元，其中所述回波存储单元为软件内部特定的file sink模块，所述回波处理单元为Ubuntu系统下的GNU OCTAVE软件，所述逐层反演单元为Ubuntu系统下的GNU OCTAVE软件运行的剥层反演算法。

2.根据权利要求1所述的树木枝干径向分层结构的介电特征解析系统及方法，其特征在于：所述电磁波发送和接收模块包括微处理器，所述微处理器连接有通信单元、RF射频单元和振荡器单元，所述通信单元为SuperSpeed USB总线，用于供电和信号传输；所述RF射频单元有两对接收/发射通道用于信号的发射和接受；所述振荡器单元为Rakon RPT7050A，频率为30.72MHz，用于产生信号。

3.根据权利要求1所述的树木枝干径向分层结构的介电特征解析系统及方法，其特征在于：所述天线模块为定向18dBi雷达天线，具有较大的前向增益，能抑制后向信号，可实现电磁波发射和接收。

4.根据权利要求1所述的树木枝干径向分层结构的介电特征解析系统及方法，其特征在于：回波处理模块核心为搭载Ubuntu系统的PC机，所述搭载Ubuntu系统的PC机至少包括回波存储单元、回波处理单元和逐层反演单元；

所述回波存储单元为Ubuntu系统下的GNU Radio软件,通过特定的模块即可将回波信号进行存储；

所述回波处理单元为Ubuntu系统下的GNU OCTAVE软件，利用基于过完备字典稀疏分解算法对回波信号进行处理即可实现树木枝干径向分层结构的介电特征解析；所述过完备字典指冗余字典的原子(atoms)能够张成整个信号空间；

所述逐层反演单元为Ubuntu系统下的GNU OCTAVE软件，利用剥层(Layer Stripping)反演法，所述剥层反演法主要利用回波信号时延和幅度变化根据电磁波传播模型逐层反演出目标参数，具有较高的实时处理能力。

5.根据权利要求1所述的树木枝干径向分层结构的介电特征解析系统及方法，其特征在于，所述树木枝干径向分层结构的介电特征解析系统使用limeSDR作为电磁波发射机和接收机，所述limeSDR基于LMS7002芯片为核心，进行电磁波的发送和接收，通过定向天线对发送和接收的电磁波进行前向放大后向抑制，将接收的电磁波回波存储在PC机上，通过OCTAVE利用基于过完备字典稀疏分解算法对回波信号进行处理，分解后利用剥层算法并根据电磁波在层状介质中的传播特性逐层反演出各层参数，从而完成树木枝干径向分层结构的介电特征解析。