[發明專利]毫米波掃描昆蟲雷達探測系統及探測方法

在審

• 申請號: 201210553850.5
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103869307A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 程登發;蔣斌;張云慧;楊旻;蔣春先;齊會會
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院植物保護研究所;成都中電錦江信息產業有限公司
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及雷達技術領域，特別涉及一種毫米波掃描昆蟲雷達探測系統及探測方法。

背景技術

現有技術的昆蟲雷達可對多種農業重大的遷飛害蟲進行探測，但是，傳統的掃描昆蟲雷達對害蟲種群動態進行長期、自動化探測是不切實際的。首先是掃描昆蟲雷達設備非常復雜，不適宜長期自動運轉，數據分析需要耗費大量時間和精力；其次，掃描昆蟲雷達的種類識別能力有限，理論上，當波束靜止時，如果遷飛昆蟲個體在雷達波束中停留時間足夠長，那么系統可以記錄到個體的振翅頻率，但由于個體之間在同一方向上會發生重疊，一個個體的振翅頻率會受到另一個體的影響，使得掃描昆蟲雷達依靠振翅頻率進行種類鑒定不可行。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種毫米波掃描昆蟲雷達探測系統及探測方法，用于開展水稻重要的遷飛性害蟲遷飛過程的實時監測和動態分析，以實現蟲害的早期預警。

（二）技術方案

本發明提供一種毫米波掃描昆蟲雷達探測系統，包括：

天線裝置，用于發送探測昆蟲微波信號和接收反饋昆蟲微波信號；

發射機，用于產生脈沖調制探測昆蟲微波信號并通過天線裝置發出；

接收機，用于接收反饋昆蟲微波信號，并對該微波信號進行處理；

信號處理器，用于接收經所述接收機處理后的信號并進行轉換和處理，獲取昆蟲強度數據；

數字采集終端，對獲取昆蟲強度數據以及方位角數據進行分析和計算，得到昆蟲的空間分布和時間信息。

其中，所述天線裝置包括：天線、驅動電機和同步電機；所述同步電機，用于測量天線的方位角。

其中，所述毫米波掃描昆蟲雷達探測系統還包括：

伺服系統，用于控制所述驅動電機帶動所述天線旋轉。

監測控制系統，用于對所述發射機、接收機、伺服系統和信號處理器進行監測和控制，以及通過天線裝置中的同步電機獲取天線的仰角和方位角數據；

其中，所述伺服系統通過所述驅動電機帶動所述天線旋轉，其旋轉方式包括：平面掃描、高度掃描和體積掃描。

本發明還提供一種毫米波掃描昆蟲雷達探測方法，包括：

S1：發射機，通過天線裝置向空中發出微波信號；

S2：接收機通過所述天線裝置反饋的當前微波信號并進行處理后獲得對數信號并發送到信號處理器；

S3：檢測控制系統通過天線裝置中的同步電機獲取天線的仰角和方位角數據，并發送到信號處理器；

S4：所述信號處理器對接收S2中對數信號并進行A/D轉換以及數字視頻積分處理，獲取昆蟲強度數據后，向數字采集終端發出中斷申請信號，并將當前昆蟲強度數據以及S3中的方位角數據發送到數字采集終端存儲并返回S1，直至天線裝置中的天線旋轉一周后執行S5；

S5：所述數據采集終端將存儲的昆蟲強度數據以及方位角數據分析和計算，得出昆蟲的空間分布和時間信息，并發送到外部設備。

其中，S4還包括：所述信號處理器接收所述接收機發出的發射觸發脈沖信號，以確定回波的零距離位置。

其中，在S4之前還包括S4’：所述信號處理器對方位角數據進行處理，形成方位脈沖和方位零脈沖，并發送至所述發射機，控制所述發射機在天線運轉時才進行微波信號發射。

其中，在S2中，接收機通過所述天線裝置反饋的當前微波信號并進行低噪聲放大和下變頻到視頻處理。

（三）有益效果

提供一種毫米波掃描昆蟲雷達探測系統及探測方法，用于開展水稻重要的遷飛性害蟲遷飛過程的實時監測和動態分析，以實現蟲害的早期預警。

附圖說明

圖1是本發明毫米波掃描昆蟲雷達探測系統結構框圖；

圖2是本發明毫米波掃描昆蟲雷達探測方法步驟圖；

圖3是本發明毫米波掃描昆蟲雷達探測系統工作原理圖；

圖4是昆蟲起飛時雷達監測結果圖；

圖5是昆蟲過境遷飛時雷達監測結果圖；

圖6是昆蟲定向飛行雷達監測結果圖；

圖7是昆蟲高峰期內高空雷達回波數量實時變化曲線圖；

圖8是昆蟲高峰期內地空雷達回波數量實時變化曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

如圖1并參考圖3所示，本發明提供一種毫米波掃描昆蟲雷達探測系統，包括：