垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：天線(xiàn)裝置，用于發(fā)送探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)和接收昆蟲(chóng)反射的微波信號(hào)；收發(fā)模塊，用于通過(guò)天線(xiàn)裝置發(fā)送探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)以及對(duì)所述天線(xiàn)裝置接收到的昆蟲(chóng)微波信號(hào)進(jìn)行放大處理；信號(hào)處理器，用于接收經(jīng)所述收發(fā)模塊放大處理后的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；以及通過(guò)天線(xiàn)裝置獲取方位角數(shù)據(jù)；數(shù)字采集終端，對(duì)獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，得到昆蟲(chóng)的空間分布和時(shí)間信息。本發(fā)明提供的垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法，用于開(kāi)展我國(guó)農(nóng)作物重大遷飛性害蟲(chóng)的季節(jié)性長(zhǎng)期自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)重大遷飛性昆蟲(chóng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警。
【專(zhuān)利說(shuō)明】垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的昆蟲(chóng)雷達(dá)可對(duì)多種農(nóng)業(yè)重大的遷飛害蟲(chóng)進(jìn)行探測(cè)，但是，傳統(tǒng)的掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)對(duì)害蟲(chóng)種群動(dòng)態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)期、自動(dòng)化探測(cè)是不切實(shí)際的。首先是掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)設(shè)備非常復(fù)雜，不適宜長(zhǎng)期自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)分析需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力；其次，掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)的種類(lèi)識(shí)別能力有限，理論上，當(dāng)波束靜止時(shí)，如果遷飛昆蟲(chóng)個(gè)體在雷達(dá)波束中停留時(shí)間足夠長(zhǎng)，那么系統(tǒng)可以記錄到個(gè)體的振翅頻率，但由于個(gè)體之間在同一方向上會(huì)發(fā)生重疊，一個(gè)個(gè)體的振翅頻率會(huì)受到另一個(gè)體的影響，使得掃描昆蟲(chóng)雷達(dá)依靠振翅頻率進(jìn)行種類(lèi)鑒定不可行。
[0003]垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)的出現(xiàn)，是昆蟲(chóng)雷達(dá)學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，推動(dòng)了昆蟲(chóng)遷飛由研究向?qū)嵱梅矫娴霓D(zhuǎn)化，從短期而集中的觀測(cè)，轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)期的、全自動(dòng)運(yùn)行并即時(shí)分析、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸蟲(chóng)情信息的的實(shí)用型昆蟲(chóng)雷達(dá)。中國(guó)昆蟲(chóng)雷達(dá)起步較晚，對(duì)于垂直探測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)一直未開(kāi)展相關(guān)研究。因此提供一臺(tái)可全自動(dòng)、實(shí)時(shí)探測(cè)的垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)系統(tǒng)和探測(cè)方法已迫在眉睫。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法，用于開(kāi)展我國(guó)農(nóng)作物重大遷飛性害蟲(chóng)的季節(jié)性長(zhǎng)期自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)重大遷飛性昆蟲(chóng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明提供一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，包括:天線(xiàn)裝置，用于發(fā)送探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)和接收昆蟲(chóng)反射的微波信號(hào)；收發(fā)模塊，用于通過(guò)天線(xiàn)裝置發(fā)送探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)以及對(duì)所述天線(xiàn)裝置接收到的昆蟲(chóng)反射的微波信號(hào)進(jìn)行放大處理；信號(hào)處理器，用于接收經(jīng)所述收發(fā)調(diào)制模塊放大處理后的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；以及通過(guò)天線(xiàn)裝置獲取方位角數(shù)據(jù)；數(shù)字采集終端，對(duì)獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，得到昆蟲(chóng)的空間分布和時(shí)間信息。
[0008]其中，所述天線(xiàn)裝置包括:反射體、天線(xiàn)饋源、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和同步電機(jī)，所述收發(fā)模塊包括:發(fā)射單元和接收單元。
[0009]其中，所述垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)還包括:收發(fā)控制模塊，用于控制調(diào)節(jié)所述發(fā)射單元發(fā)出的探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)的重復(fù)頻率和脈寬以及所述接收單元的本振頻率以適應(yīng)發(fā)射單元發(fā)出的微波信號(hào)的頻率飄移；天線(xiàn)控制模塊，用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述天線(xiàn)饋源旋轉(zhuǎn)。[0010]本發(fā)明還提供一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)方法，包括:
[0011]S1:收發(fā)模塊中的發(fā)射單元，通過(guò)天線(xiàn)裝置向空中發(fā)出微波信號(hào)；
[0012]S2:收發(fā)模塊中的接收單元接收通過(guò)所述天線(xiàn)裝置反饋的當(dāng)前微波信號(hào)并進(jìn)行放大處理后，發(fā)送到信號(hào)處理器；
[0013]S3:所述信號(hào)處理器接收所述天線(xiàn)裝置中的同步電機(jī)發(fā)送的三相同步機(jī)信號(hào)并進(jìn)行處理，獲得方位角數(shù)據(jù)；
[0014]S4:所述信號(hào)處理器對(duì)接收S2中的放大處理微波信號(hào)并進(jìn)行處理，獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)后，向數(shù)字采集終端發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)，并將當(dāng)前昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及S3中的方位角數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)字采集終端存儲(chǔ)并返回SI，直至天線(xiàn)饋源發(fā)出的電磁波的波束旋轉(zhuǎn)一周后執(zhí)行S5 ；
[0015]S5:所述數(shù)據(jù)采集終端將存儲(chǔ)的昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，得出昆蟲(chóng)的空間分布和時(shí)間信息，并發(fā)送到外部設(shè)備。
[0016]其中，S4還包括:所述信號(hào)處理器接收所述接收單元發(fā)出的發(fā)射觸發(fā)脈沖信號(hào)，以確定回波的零距離位置，所述零距離位置為脈沖開(kāi)始發(fā)射的時(shí)間點(diǎn)；確定回波的零距離位置，主要作用是與回波進(jìn)行比較，確定目標(biāo)所在高度。
[0017]其中，在S4之前還包括S4，:所述信號(hào)處理器對(duì)方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成方位脈沖和方位零脈沖，并發(fā)送至所述信號(hào)發(fā)射單元，控制所述信號(hào)發(fā)射單元在天線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才進(jìn)行微波信號(hào)發(fā)射。
[0018]其中，在S3中，所述信號(hào)處理器對(duì)接收到的放大處理后的微波信號(hào)進(jìn)行處理包括:A/D信號(hào)變換和數(shù)字視頻處理。
[0019](三)有益效果
[0020]本發(fā)明提供的垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法，用于開(kāi)展我國(guó)農(nóng)作物重大遷飛性害蟲(chóng)的季節(jié)性長(zhǎng)期自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)重大遷飛性昆蟲(chóng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2是本發(fā)明垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)方法步驟圖；
[0023]圖3是本發(fā)明垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)工作原理圖；
[0024]圖4是草地螟高峰期內(nèi)垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)回波與探照燈誘蟲(chóng)定時(shí)取樣結(jié)果變化曲線(xiàn)圖；
[0025]圖5是草地螟春季高峰期內(nèi)垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)回波數(shù)量實(shí)時(shí)變化曲線(xiàn)圖；
[0026]圖6是草地螟夏季高峰期內(nèi)垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)回波數(shù)量實(shí)時(shí)變化曲線(xiàn)圖；
[0027]圖7是草地螟秋季高峰期內(nèi)垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)回波數(shù)量實(shí)時(shí)變化曲線(xiàn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0029]如圖1并參考圖3所示，本發(fā)明提供一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0030]天線(xiàn)裝置1，用于發(fā)送探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)和接收昆蟲(chóng)反射的微波信號(hào)；[0031]收發(fā)模塊2，用于通過(guò)天線(xiàn)裝置發(fā)送探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)以及對(duì)所述天線(xiàn)裝置接收到的昆蟲(chóng)微波信號(hào)進(jìn)行放大處理；
[0032]信號(hào)處理器3，用于接收經(jīng)所述收發(fā)模塊放大處理后的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；以及通過(guò)天線(xiàn)裝置獲取方位角數(shù)據(jù)；
[0033]數(shù)字采集終端4，對(duì)獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，得到昆蟲(chóng)的空間分布和時(shí)間信息。
[0034]所述天線(xiàn)裝置I包括:反射體11、天線(xiàn)饋源12、驅(qū)動(dòng)電機(jī)13和同步電機(jī)14和，所述收發(fā)模塊2包括:發(fā)射單元21和接收單元22。(如圖3所示)所述反射體11和天線(xiàn)饋源12，用于微波信號(hào)向空間的發(fā)射和昆蟲(chóng)反射的微波信號(hào)的收集；
[0035]所述垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)還包括:
[0036]收發(fā)控制模塊5，用于控制調(diào)節(jié)所述發(fā)射單元發(fā)出的探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)的重復(fù)頻率和脈寬以及所述接收單元的本振頻率以適應(yīng)發(fā)射單元發(fā)出的微波信號(hào)的頻率飄移；
[0037]天線(xiàn)控制模塊6，用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)13帶動(dòng)所述天線(xiàn)饋源12旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使所述天線(xiàn)饋源12發(fā)射出的電磁波速形成穩(wěn)定的20轉(zhuǎn)/分的錐掃。
[0038]如圖2并參考圖3所示，本發(fā)明還提供一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)方法，包括:
[0039]S1:收發(fā)模塊中的發(fā)射單元，通過(guò)天線(xiàn)裝置向空中發(fā)出微波信號(hào)；
[0040]S2:收發(fā)模塊中的接收單元接收通過(guò)所述天線(xiàn)裝置反饋的當(dāng)前微波信號(hào)并進(jìn)行放大處理后，發(fā)送到信號(hào)處理器；
[0041]S3:所述信號(hào)處理器接收所述天線(xiàn)裝置中的同步電機(jī)發(fā)送的三相同步機(jī)信號(hào)并進(jìn)行處理，獲得方位角數(shù)據(jù)；所述信號(hào)處理器對(duì)接收到的放大處理后的微波信號(hào)進(jìn)行處理包括:A/D信號(hào)變換和數(shù)字視頻處理。
[0042]S4，:所述信號(hào)處理器對(duì)方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成方位脈沖和方位零脈沖，并發(fā)送至所述信號(hào)發(fā)射單元，控制所述信號(hào)發(fā)射單元在天線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才進(jìn)行微波信號(hào)發(fā)射；
[0043]S4:所述信號(hào)處理器對(duì)接收S2中的放大處理微波信號(hào)并進(jìn)行處理，獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)后，向數(shù)字采集終端發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)，并將當(dāng)前昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及S3中的方位角數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)字采集終端存儲(chǔ)并返回SI，直至天線(xiàn)饋源發(fā)出的電磁波的波束旋轉(zhuǎn)一周后執(zhí)行
S5;所述信號(hào)處理器接收所述接收單元發(fā)出的發(fā)射觸發(fā)脈沖信號(hào)，以確定回波的O距離位置。
[0044]S5:所述數(shù)據(jù)采集終端將存儲(chǔ)的昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，得出昆蟲(chóng)的空間分布和時(shí)間信息，并發(fā)送到外部設(shè)備。
[0045]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
[0046]按照表1的垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 天線(xiàn)裝置，用于發(fā)送探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)和接收昆蟲(chóng)反射的微波信號(hào)； 收發(fā)模塊，用于通過(guò)天線(xiàn)裝置發(fā)送探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)以及對(duì)所述天線(xiàn)裝置接收到的昆蟲(chóng)微波信號(hào)進(jìn)行放大處理； 信號(hào)處理器，用于接收經(jīng)所述收發(fā)模塊放大處理后的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；以及通過(guò)天線(xiàn)裝置獲取方位角數(shù)據(jù)； 數(shù)字采集終端，對(duì)獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，得到昆蟲(chóng)的空間分布和時(shí)間信息。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述天線(xiàn)裝置包括:反射體、天線(xiàn)饋源、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和同步電機(jī)；所述同步電機(jī)，用于測(cè)量天線(xiàn)裝置的方位角；所述收發(fā)模塊包括:發(fā)射單元和接收單元。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)還包括: 收發(fā)控制模塊，用于控制調(diào)節(jié)所述發(fā)射單元發(fā)出的探測(cè)昆蟲(chóng)微波信號(hào)的重復(fù)頻率和脈寬以及所述接收單元接收到的本振頻率以適應(yīng)發(fā)射單元發(fā)出的微波信號(hào)的頻率飄移； 天線(xiàn)控制模塊，用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述天線(xiàn)饋源旋轉(zhuǎn)。
4.一種垂直監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)雷達(dá)探測(cè)方法，其特征在于，包括: S1:收發(fā)模塊中的發(fā)射單元，通過(guò)天線(xiàn)裝置向空中發(fā)出微波信號(hào)； S2:收發(fā)模塊中的接收單元接收通過(guò)所述天線(xiàn)裝置反饋的當(dāng)前微波信號(hào)并進(jìn)行放大處理后，發(fā)送到信號(hào)處理器； 53:所述信號(hào)處理器接收所述天線(xiàn)裝置中的同步電機(jī)發(fā)送的三相同步機(jī)信號(hào)并進(jìn)行處理，獲得方位角數(shù)據(jù)； 54:所述信號(hào)處理器對(duì)接收S2中的放大處理微波信號(hào)并進(jìn)行處理，獲取昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)后，向數(shù)字采集終端發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)，并將當(dāng)前昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及S3中的方位角數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)字采集終端存儲(chǔ)并返回SI，直至天線(xiàn)饋源旋轉(zhuǎn)一周后執(zhí)行S5 ； S5:所述數(shù)據(jù)采集終端將存儲(chǔ)的昆蟲(chóng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，得出昆蟲(chóng)的空間分布和時(shí)間信息，并發(fā)送到外部設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，S4還包括:所述信號(hào)處理器接收所述收發(fā)模塊發(fā)出的發(fā)射觸發(fā)脈沖信號(hào)，以確定回波的零距離位置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在S4之前還包括S4，:所述信號(hào)處理器對(duì)方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成方位脈沖和方位零脈沖，并發(fā)送至所述信號(hào)發(fā)射單元，控制所述發(fā)射單元在天線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才進(jìn)行微波信號(hào)發(fā)射。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在S3中，所述信號(hào)處理器對(duì)接收到的放大處理后的微波信號(hào)進(jìn)行處理包括:A/D信號(hào)變換和數(shù)字視頻處理。
【文檔編號(hào)】G01S13/88GK103869308SQ201210553861
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】程登發(fā), 蔣斌, 張?jiān)苹? 楊旻, 張智 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 成都中電錦江信息產(chǎn)業(yè)有限公司