[发明专利]昆虫雷达的剖面扇扫方法、控制装置以及迁飞通量统计方法

说明书

本发明公开了昆虫雷达的剖面扇扫方法、控制装置以及迁飞通量统计方法，属于昆虫雷达技术领域，是一种基于昆虫头部朝向先验信息的迁飞剖面扇扫的工作模式，该扫描方法显著提高了波束覆盖范围，缩短了采样周期，在该扫描方法下进行的迁飞通量统计，误差较小。首先昆虫雷达执行设定时间的预先测量，以获取昆虫目标的空中迁飞状态的先验信息，基于先验信息确定昆虫迁飞的昆虫迁飞方向集中的朝向θ₀、确定目标相对昆虫雷达最高角速度ω_scan；设定昆虫雷达在昆虫迁飞方向的剖面上进行剖面扇扫，同时设置昆虫雷达固定方位角度为θ₀、扫描角速度为ω_scan；并计算昆虫雷达在剖面扇扫模式下不同的高度层波束覆盖时间ΔT_h。

技术领域

本发明涉及昆虫雷达技术领域，具体涉及一种昆虫雷达在迁飞方向的剖面扇扫方法及控制装置。

背景技术

昆虫迁飞是自然界中普遍存在的一种现象。迁飞昆虫学是一个研究虫源与迁飞途径、迁飞行为及其调控、研究方法和手段的学科。雷达作为远距离探测的工具，可以实现对目标空域的全天时、全天候监测，为观测空中虫群迁飞提供了最有效的手段，它的应用与发展推动迁飞昆虫学由定性研究发展到定量分析。昆虫雷达作为当前最有效的昆虫迁飞监测方法，能够有效的监测高空中迁飞昆虫的生物学参数和运动学参数，在昆虫迁飞领域有着不可替代的作用。

昆虫雷达的波束覆盖范围直接影响昆虫雷达能否准确监测昆虫迁飞。对于波束覆盖范围，现有的昆虫雷达由垂测和扫描两种工作模式，其中垂测模式是把波束垂直对天，监测飞越波束的昆虫评估这一空域片区的迁飞规模。垂测模式的缺点是空间采样范围小，尤其是在较窄的迁飞通道上，如果架设地点不在迁飞正下方，对迁飞昆虫的通量的估计则不能准确评估昆虫迁飞状态。另一种是扫描模式，该模式下雷达在一系列固定的俯仰角度上，周期进行方位周扫，根据每个检测单元的回波功率强度估计此区域的迁飞通量。扫描模式的缺点是空间采样率低，空域覆盖不完整，只能对小部分俯仰空间进行抽样统计，当昆虫迁飞出现起降时(昆虫非平飞状态)，更易出现重复统计或统计不全的现象，当出现大密度生物迁飞时，通量统计误差较大。并且该方法由于雷达波束宽度较窄，因此完成一个完整的波位覆盖周期，耗时较长。

因此目前缺少一种空间采样率高、空域覆盖完整的昆虫雷达的扫描方式，由此导致昆虫的迁飞通量统计误差较大的问题，一直未有较优的方案解决。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了昆虫雷达的剖面扇扫方法、控制装置以及迁飞通量统计方法，是一种基于昆虫头部朝向先验信息的迁飞剖面扇扫的工作模式，该扫描方法显著提高了波束覆盖范围，缩短了采样周期，在该扫描方法下进行的迁飞通量统计，误差较小。

为达到上述目的，本发明提供了昆虫雷达在迁飞方向的剖面扇扫方法，包括如下步骤：

昆虫雷达执行设定时间的预先测量，以获取昆虫目标的空中迁飞状态的先验信息，基于先验信息确定昆虫迁飞的昆虫迁飞方向集中的朝向θ₀、确定目标相对昆虫雷达最高角速度ω_scan；

设定昆虫雷达在昆虫迁飞方向的剖面上进行剖面扇扫，同时设置昆虫雷达固定方位角度为θ₀、扫描角速度为ω_scan；并计算昆虫雷达在剖面扇扫模式下不同的高度层波束覆盖时间ΔT_h。

进一步地，昆虫雷达执行设定时间的预先测量，以获取昆虫目标的空中迁飞状态的先验信息，具体为：

在设定时间内执行垂直测量，或者设置昆虫雷达在设定时间内做做垂直测量和剖面扫描循环交替工作，以获取空中迁飞状态的先验信息。

进一步地，昆虫目标在空中迁飞状态的先验信息包括：昆虫目标的飞行速度、高度和目标极化散射矩阵PSM；

飞行速度为昆虫目标的切向飞行速度。