[发明专利]雷达测量昆虫振翅频率、飞行轨迹和朝向信息的实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及昆虫雷达实验技术领域，尤其涉及提取昆虫振翅频率、飞行轨迹和朝向信息的实验方法。

背景技术

农业生产很重要的一个制约因素是虫害。由繁殖和取食等因素造成的昆虫大规模远距离的飞行活动叫做昆虫的迁飞。迁飞是造成病虫害大规模流行和异地爆发的主要原因。

为了深入分析迁飞昆虫生物学和生态学机理，建立病虫害早起精确预警体系，亟待解决3个关键性问题：种类识别、生物通量分析、迁飞轨迹分析。要想准确获知迁飞昆虫的种类、生物通量和迁飞轨迹，必须要准确获取昆虫高空飞行的生物学、行为学及气象学参数，主要参数包括三维朝向、振翅频率、三维航迹、温湿度等。

传统研究手段无法全面获取上述参数。昆虫雷达是一种专门用于监测昆虫迁飞的雷达，它可以获取群体昆虫的数量与速度等信息，预测昆虫迁飞的轨迹。这为研究昆虫的迁飞提供了极大的便利，对于病害虫防治和农业生产有及其重要的意义。

目前已有的昆虫雷达受工作体制、系统功能和指标等因素的限制，还无法获取昆虫个体的生物学参数，而且虫群行为参数与高空气象学参数的获取精度和准确度均较低。为了实现虫害早期精准预警，进一步发展昆虫迁飞理论，新一代的昆虫雷达必须准确实现昆虫种类识别、准确计算昆虫的迁飞轨迹和生物通量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种雷达获取昆虫的振翅频率、飞行轨迹和朝向的实验方法，可以获得昆虫的振翅频率、飞行轨迹和朝向。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

雷达测量昆虫振翅频率、飞行轨迹和朝向信息的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、振翅频率提取实验，具体包括：

S11、在微波暗室里面布置场景：将两根空心的塑料杆竖直放置；每根塑料杆的顶端固定一个带孔的塑料片；将PE鱼线从塑料片的孔穿过，PE鱼线两端分别固定在对应的塑料杆上；

S12、将待测的昆虫用PE鱼线悬挂，再将挂着昆虫的PE鱼线系在两个塑料杆之间的PE鱼线的正中间位置；

S13、驱赶所述昆虫飞行，同时采用雷达在昆虫正下方垂直向上照射，并接收回波；从该回波中提取昆虫的振翅频率；

步骤二、飞行轨迹实验，具体包括：

S21、采用S11中的场景，将待测的昆虫用PE鱼线悬挂，再将挂着昆虫的PE鱼线系在两个塑料杆之间的PE鱼线的正中间位置；

S22、驱赶所述昆虫飞行，同时采用雷达在与昆虫平行的方向照射昆虫，并接收回波；从该回波中提取昆虫的飞行轨迹；

步骤三、提取昆虫朝向实验，具体为：

S31、采用S11中的场景，将待测的昆虫用PE鱼线悬挂，再将挂着昆虫的PE鱼线系在两个塑料杆之间的PE鱼线的正中间位置；

S32、固定昆虫的朝向，采用雷达从昆虫的正下方照射，雷达绕竖直轴匀速旋转360°并采集回波；

S33、将回波中提取的昆虫全极化RCS与对应的雷达旋转角度在极坐标中绘制出来，极化RCS最大值对应的角度即为昆虫身体朝向。

较佳的，在所述步骤一和步骤二中，第一，要求保证昆虫是活的，并可以飞行；第二要保证昆虫自由煽动翅膀，翅膀活动没有障碍；第三，悬挂昆虫所用装置不能掩盖昆虫的雷达回波。

较佳的，选用聚丙烯泡沫塑料粘昆虫，采用PE鱼线悬挂，具体为：用胶水将条状的聚丙烯泡沫塑料的一端粘在昆虫两个翅膀根部的中间位置，将条状聚丙烯泡沫塑料的另一端采用PE鱼线系紧。

较佳的，所述步骤一的振翅频率提取实验中，两根空心的塑料杆距离为10m。

较佳的，所述飞行轨迹实验中，雷达从12m的远处水平照射目标；

较佳的，所述飞行轨迹实验中，两个所述塑料杆的距离为20m。

较佳的，所述昆虫为甘薯天蛾、小地老虎、长喙天蛾或豆天蛾。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明采用雷达获取昆虫的振翅频率、飞行轨迹和朝向，包括实验场景的设计、实验步骤以及实验所用昆虫的获取，获得的实验数据可实现昆虫种类识别、准确计算昆虫的迁飞轨迹和生物通量；本发明的实验装置简单易行，并可模拟昆虫真实飞行情况。

附图说明

图1是振翅频率测量实验场景。

图2(a)是粘虫子实际效果图的侧视图，图2(b)是粘虫子实际效果图的俯视图。

图3是昆虫目标运动轨迹测量实验场景。

图4是昆虫朝向信息获取的实验场景。

图5(a)是甘薯天蛾图片，图5(b)是甘薯天蛾的频谱图。