毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法，其探測(cè)系統(tǒng)包括：天線裝置，用于發(fā)送探測(cè)昆蟲微波信號(hào)和接收昆蟲反射的微波信號(hào)；發(fā)射機(jī)，用于產(chǎn)生探測(cè)昆蟲的脈沖調(diào)制微波信號(hào)并通過天線裝置發(fā)出；接收機(jī)，用于接收昆蟲反射微波信號(hào)，并對(duì)該微波信號(hào)進(jìn)行處理；信號(hào)處理器，用于接收經(jīng)所述接收機(jī)處理后的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，獲取昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)；數(shù)字采集終端，對(duì)獲取昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，得到昆蟲的空間分布和時(shí)間信息。本發(fā)明提供的毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法，用于開展水稻重要的遷飛性害蟲遷飛過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析，以實(shí)現(xiàn)蟲害的早期預(yù)警。
【專利說明】毫米波掃描昆蟲雷達(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】，特別涉及一種毫米波掃描昆蟲雷達(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)的昆蟲雷達(dá)可對(duì)多種農(nóng)業(yè)重大的遷飛害蟲進(jìn)行探測(cè)，但是，傳統(tǒng)的掃描昆蟲雷達(dá)對(duì)害蟲種群動(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，掃描昆蟲雷達(dá)的種類識(shí)別能力有限，理論上，當(dāng)波束靜止時(shí)，如果遷飛昆蟲個(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，使得掃描昆蟲雷達(dá)依靠振翅頻率進(jìn)行種類鑒定不可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法，用于開展水稻重要的遷飛性害蟲遷飛過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析，以實(shí)現(xiàn)蟲害的早期預(yù)警。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]本發(fā)明提供一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0007]天線裝置，用于發(fā)送探測(cè)昆蟲微波信號(hào)和接收反饋昆蟲微波信號(hào)；
[0008]發(fā)射機(jī)，用于產(chǎn)生脈沖調(diào)制探測(cè)昆蟲微波信號(hào)并通過天線裝置發(fā)出；
[0009]接收機(jī)，用于接收反饋昆蟲微波信號(hào)，并對(duì)該微波信號(hào)進(jìn)行處理；
[0010]信號(hào)處理器，用于接收經(jīng)所述接收機(jī)處理后的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，獲取昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)；
[0011 ] 數(shù)字采集終端，對(duì)獲取昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，得到昆蟲的空間分布和時(shí)間信息。
[0012]其中，所述天線裝置包括:天線、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和同步電機(jī)；所述同步電機(jī)，用于測(cè)量天線的方位角。
[0013]其中，所述毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)還包括:
[0014]伺服系統(tǒng)，用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述天線旋轉(zhuǎn)。
[0015]監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，用于對(duì)所述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、伺服系統(tǒng)和信號(hào)處理器進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，以及通過天線裝置中的同步電機(jī)獲取天線的仰角和方位角數(shù)據(jù)；
[0016]其中，所述伺服系統(tǒng)通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述天線旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)方式包括:平面掃描、高度掃描和體積掃描。
[0017]本發(fā)明還提供一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)方法，包括:[0018]S1:發(fā)射機(jī)，通過天線裝置向空中發(fā)出微波信號(hào)；
[0019]S2:接收機(jī)通過所述天線裝置反饋的當(dāng)前微波信號(hào)并進(jìn)行處理后獲得對(duì)數(shù)信號(hào)并發(fā)送到信號(hào)處理器；
[0020]S3:檢測(cè)控制系統(tǒng)通過天線裝置中的同步電機(jī)獲取天線的仰角和方位角數(shù)據(jù)，并發(fā)送到信號(hào)處理器；
[0021]S4:所述信號(hào)處理器對(duì)接收S2中對(duì)數(shù)信號(hào)并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)字視頻積分處理，獲取昆蟲強(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，直至天線裝置中的天線旋轉(zhuǎn)一周后執(zhí)行S5 ；
[0022]S5:所述數(shù)據(jù)采集終端將存儲(chǔ)的昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，得出昆蟲的空間分布和時(shí)間信息，并發(fā)送到外部設(shè)備。
[0023]其中，S4還包括:所述信號(hào)處理器接收所述接收機(jī)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。
[0024]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)送至所述發(fā)射機(jī)，控制所述發(fā)射機(jī)在天線運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才進(jìn)行微波信號(hào)發(fā)射。
[0025]其中，在S2中，接收機(jī)通過所述天線裝置反饋的當(dāng)前微波信號(hào)并進(jìn)行低噪聲放大和下變頻到視頻處理。
[0026](三)有益效果
[0027]提供一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)及探測(cè)方法，用于開展水稻重要的遷飛性害蟲遷飛過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析，以實(shí)現(xiàn)蟲害的早期預(yù)警。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖2是本發(fā)明毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)方法步驟圖；
[0030]圖3是本發(fā)明毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)工作原理圖；
[0031]圖4是昆蟲起飛時(shí)雷達(dá)監(jiān)測(cè)結(jié)果圖；
[0032]圖5是昆蟲過境遷飛時(shí)雷達(dá)監(jiān)測(cè)結(jié)果圖；
[0033]圖6是昆蟲定向飛行雷達(dá)監(jiān)測(cè)結(jié)果圖；
[0034]圖7是昆蟲高峰期內(nèi)高空雷達(dá)回波數(shù)量實(shí)時(shí)變化曲線圖；
[0035]圖8是昆蟲高峰期內(nèi)地空雷達(dá)回波數(shù)量實(shí)時(shí)變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]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)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0037]如圖1并參考圖3所示，本發(fā)明提供一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0038]天線裝置3，用于發(fā)送探測(cè)昆蟲微波信號(hào)和接收昆蟲反射微波信號(hào)；
[0039]發(fā)射機(jī)1，用于產(chǎn)生探測(cè)昆蟲的脈沖調(diào)制微波信號(hào)并通過天線裝置3發(fā)出；
[0040]接收機(jī)4，用于接收昆蟲反射微波信號(hào)，并對(duì)該微波信號(hào)進(jìn)行處理；[0041]信號(hào)處理器5，用于接收經(jīng)所述接收機(jī)4處理后的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，獲取昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)；
[0042]數(shù)字采集終端6，對(duì)獲取昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，得到昆蟲的空間分布和時(shí)間信息
[0043]所述天線裝置3包括:天線31、驅(qū)動(dòng)電機(jī)32和同步電機(jī)33 ;所述同步電機(jī)33，用于測(cè)量所述天線31的方位角。
[0044]所述毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)還包括:
[0045]伺服系統(tǒng)2，用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)32帶動(dòng)所述天線31旋轉(zhuǎn)。
[0046]監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)7，通過接收所述數(shù)字采集終端6發(fā)出的數(shù)據(jù)采集、處理和顯示命令，對(duì)所述發(fā)射機(jī)1、接收機(jī)4、伺服系統(tǒng)2和信號(hào)處理器5進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，以及通過天線裝置3中的同步電機(jī)33獲取天線的仰角和方位角數(shù)據(jù)；
[0047]所述伺服系統(tǒng)2通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)32帶動(dòng)所述天線31旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)方式包括:平面掃描、高度掃描和體積掃描。
[0048]平面掃描時(shí)，天線31在指定仰角進(jìn)行環(huán)掃，獲了昆蟲的方位、距離、強(qiáng)度信息，并進(jìn)行平面位置顯示(PPI)。
[0049]高度掃描時(shí)，天線31在指定方位進(jìn)行高度往返掃描，獲了昆蟲的仰角、距離、強(qiáng)度信息，并進(jìn)行距離高度顯示(RHI)。
[0050]體積掃描時(shí)，天線31在一組指定的順序增加的仰角上分別進(jìn)行一個(gè)平面掃描，以獲取立體空間的昆蟲信息。
[0051]本發(fā)明還提供一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)方法，包括:
[0052]S1:發(fā)射機(jī)1，通過天線裝置3向空中發(fā)出微波信號(hào)；
[0053]S2:接收機(jī)4通過所述天線裝置3反饋的當(dāng)前微波信號(hào)并進(jìn)行低噪聲放大和下變頻到視頻處理后獲得對(duì)數(shù)信號(hào)并發(fā)送到信號(hào)處理器5 ；
[0054]S3:檢測(cè)控制系統(tǒng)7通過天線裝置3中的同步電機(jī)33獲取天線31的仰角和方位角數(shù)據(jù)，并發(fā)送到信號(hào)處理器5 ；
[0055]S4，:所述信號(hào)處理器5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)送至所述發(fā)射機(jī)1，控制所述發(fā)射機(jī)I在天線31運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才進(jìn)行微波信號(hào)發(fā)射。
[0056]S4:所述信號(hào)處理器5對(duì)接收S2中對(duì)數(shù)信號(hào)并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)字視頻積分處理，獲取昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)后，向數(shù)字采集終端6發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)，并將當(dāng)前昆蟲強(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6儲(chǔ)并返回SI，直至天線裝置3中的天線31旋轉(zhuǎn)一周后執(zhí)行S5 ;所述信號(hào)處理器5接收所述接收機(jī)4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。
[0057]S5:所述數(shù)據(jù)采集終端6將存儲(chǔ)的昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，得出昆蟲的空間分布和時(shí)間信息，并發(fā)送到外部設(shè)備。
[0058]監(jiān)測(cè)結(jié)果:
[0059]按照表I的毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)，進(jìn)行監(jiān)測(cè):
【權(quán)利要求】
1.一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 天線裝置，用于發(fā)送探測(cè)昆蟲微波信號(hào)和接收昆蟲反射的微波信號(hào)； 發(fā)射機(jī)，用于產(chǎn)生探測(cè)昆蟲的脈沖調(diào)制微波信號(hào)并通過天線裝置發(fā)出； 接收機(jī)，用于接收昆蟲反射微波信號(hào)，并對(duì)該微波信號(hào)進(jìn)行處理； 信號(hào)處理器，用于接收經(jīng)所述接收機(jī)處理后的信號(hào)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，獲取昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)； 數(shù)字采集終端，對(duì)獲取昆蟲強(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，所述天線裝置包括:天線、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和同步電機(jī)；所述同步電機(jī)，用于測(cè)量所述天線的方位角。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)還包括: 伺服系統(tǒng)，用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述天線旋轉(zhuǎn)。 監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，通過接收所述數(shù)字采集終端發(fā)出的數(shù)據(jù)采集、處理和顯示命令，對(duì)所述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、伺服系統(tǒng)和信號(hào)處理器進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，以及通過天線裝置中的同步電機(jī)獲取天線的仰角和方位角數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服系統(tǒng)通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)所述天線旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)方式包括:平面掃描、高度掃描和體積掃描。
5.一種毫米波掃描昆蟲雷達(dá)探測(cè)方法，其特征在于，包括: 51:發(fā)射機(jī)，通過天線裝置向空中發(fā)出微波信號(hào)； 52:接收機(jī)通過所述天線裝置反饋的當(dāng)前微波信號(hào)并進(jìn)行處理后獲得對(duì)數(shù)信號(hào)并發(fā)送到信號(hào)處理器； 53:檢測(cè)控制系統(tǒng)通過天線裝置中的同步電機(jī)獲取天線的仰角和方位角數(shù)據(jù)，并發(fā)送到信號(hào)處理器； 54:所述信號(hào)處理器對(duì)接收S2中對(duì)數(shù)信號(hào)并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)字視頻積分處理，獲取昆蟲強(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，直至天線裝置中的天線旋轉(zhuǎn)一周后執(zhí)行S5 ； 55:所述數(shù)據(jù)采集終端將存儲(chǔ)的昆蟲強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及方位角數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，得出昆蟲的空間分布和時(shí)間信息，并發(fā)送到外部設(shè)備。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，S4還包括:所述信號(hào)處理器接收所述接收機(jī)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。
7.如權(quán)利要求6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)送至所述發(fā)射機(jī)，控制所述發(fā)射機(jī)在天線運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才進(jìn)行微波信號(hào)發(fā)射。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在S2中，接收機(jī)通過所述天線裝置反饋的當(dāng)前微波信號(hào)并進(jìn)行低噪聲放大和變頻到視頻處理。
【文檔編號(hào)】G01S13/88GK103869307SQ201210553850
【公開日】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, 蔣春先, 齊會(huì)會(huì) 申請(qǐng)人:中國農(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