[发明专利]基于运动方向信息的天气雷达生物体型估算方法和装置

说明书

本发明涉及雷达探测技术领域，提供基于运动方向信息的天气雷达生物体型估算方法及装置，所述方法包括以下步骤：采集生物的多普勒速度数据与回波的差分反射率因子数据，按距离库与方位角进行空间匹配；对多普勒速度随方位序列变化的函数进行余弦拟合；构建正弦函数表达差分反射率因子；选择方位序列中不同任意两点的差分反射率因子，计算和值；通过两点的差分反射率因子组成二元一次方程组，求解获得K_f和K_l；遍历方位序列中其他不同的两点，求解所有二元一次方程组得到平均值和本发明根据多普勒速度获得结合了运动信息的差分反射率因子参数，使差分反射率因子的取值更准确，求解生物侧向与端向长短轴比以确定生物体型，提高了生物信息提取的准确性。

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，具体而言，涉及一种基于运动方向信息的天气雷达生物体型估算方法及装置。

背景技术

鸟击是指航空器在起降或飞行过程中与鸟类、蝙蝠等动物相撞的事件，或者是因为动物活动影响到正常飞行活动的事件。根据民航总局发布的《2012 年度中国民航鸟击航空器信息分析报告》，中国全行业共发生2553起鸟击事件，其中事故征候148起，占全部事故征候总数的55％；发生在机场责任范围内的鸟击事件429起，共涉及85家机场，带来的经济损失为1.87亿元人民币，以上数据主要是来自机械维修和航线运营方面的不完全统计，还不包括航班取消、延误等引起的间接损失。

目前，我国民航的鸟情观测手段使用探测雷达等相关技术手段的支持来辅助开展驱鸟工作。雷达的优点在于不受能见度和恶劣天气等因素的限制，具有全天候、自动化、监测面积大、适用范围广等优点。空中飞行的生态目标物由于体长、体宽、翅膀形态等体型体态的特征，使其水平方向和垂直方向的雷达散射截面积存在较大差异，导致水平偏振电磁波与垂直偏振电磁波产生不同的回波，因而可从天气雷达回波中的信息估算生物的体型。

但是，生态目标物与雷达电磁波传播方向的夹角不同，会造成生态目标物回波的双偏振量变化；并且，生态目标物的运动方向会导致生物身体姿态的差异，而身体姿态的不同会使雷达电磁波在不同入射角时产生不同的偏振特性，尤其是影响了差分反射率因子，使差分反射率因子的取值不能够适应不同的偏振数据，故而提取到的生物体型信息的计算误差很大。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于根据雷达多普勒速度获得生物运动信息，结合运动信息对差分反射率因子参数进行取值，进而求解生物侧向与端向长短轴比确定生物体型，以提高生物信息提取的准确度。

本发明提供一种基于运动方向信息的天气雷达生物体型估算方法，包括以下步骤：

S1、采集生态目标物的多普勒速度数据与生物回波的差分反射率因子数据，将多普勒速度与与差分反射率因子按距离库与方位角进行空间匹配；

多普勒速度与生态目标物运动速度的关系表达式为：

式(1.1)中，V_bio为生态目标物的运动速度，v_r为天气雷达径向速度＝多普勒速度，φ为生物运动方向与天气雷达径向方向的夹角，Δv为系统偏差；

S2、选取所述多普勒速度v_r随方位序列n变化的函数v_r(n)，函数v_r(n)的表达式为：

对函数v_r(n)进行余弦拟合，所述余弦拟合的函数为：

式(1.3)中，φ≈c；

S3、根据所述余弦拟合的拟合结果构建正弦函数：

以所述正弦函数(1.4)表达的差分反射率因子zdr_r(n)为：