Estimación de la constante dieléctrica del suelo mediante reflectometría GNSS y método de patrón de interferencia

Abstract

En este trabajo presentamos una forma innovadora y de bajo costo para estimar la constante dieléctrica de suelos reales -relacionada con la humedad del mismo- utilizando señal satelital GPS. Con un dispositivo automatizado se siguió la trayectoria de los satélites y con una antena tipo patch se realizaron las mediciones del patrón de interferenciagenerado por la señal directa del GPS y la reflejada por el suelo. Para analizar la señal adquirida se utilizó un modelo de dispersión electromagnética basado en el método de pequeñas perturbaciones, que puede incluir estratificaciones en el medio subterráneo y a partir del cual se obtuvo la constante dieléctrica que mejor ajusta a las mediciones. Estos valores fueron comparados contra los obtenidos con un sensor de humedad que mide la constante dieléctrica in-situ. Las comparaciones muestran que el método basado en el patrón de interferencia brinda resultados satisfactorios para estimar la constante dieléctrica del suelo. Finalmente, se delinean propuestas para mejorar los resultados obtenidos en este trabajo.

In this work we present an innovative and low-cost way to estimate the dielectric constant of real soils -which is related to soil moisture- using GPS satellite signal. The trajectory of the satellites was followed with an automated device, and with an antenna type patch was measured the interference pattern generated by the direct GPS signal and that reflected by the ground. To analyze the acquired signal, an electromagnetic dispersion model based on the method of small perturbation was used, which may include stratifications in the underground and from which the dielectric constant that best fits the measurements was obtained. These values were compared with the obteined using a sensor that measures the soil dielectric constant textit in-situ. The comparisons shows that the method based on the interference pattern provides satisfactory results to estimate the dielectric constant of real bare soils. Finally, proposals are outlined to improve the results obtained in this work.