[發明專利]垂直監測昆蟲雷達探測系統及探測方法

在審

• 申請號: 201210553861.3
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103869308A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 程登發;蔣斌;張云慧;楊旻;張智
• 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，特別涉及一種垂直監測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。

垂直監測昆蟲雷達的出現，是昆蟲雷達學發展史上的一個里程碑，推動了昆蟲遷飛由研究向實用方面的轉化，從短期而集中的觀測，轉變為長期的、全自動運行并即時分析、實時網絡傳輸蟲情信息的的實用型昆蟲雷達。中國昆蟲雷達起步較晚，對于垂直探測昆蟲雷達一直未開展相關研究。因此提供一臺可全自動、實時探測的垂直監測昆蟲雷達系統和探測方法已迫在眉睫。

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，提供一種垂直監測昆蟲雷達探測系統及探測方法，用于開展我國農作物重大遷飛性害蟲的季節性長期自動化監測，實現重大遷飛性昆蟲的實時監測和早期預警。

（二）技術方案

本發明提供一種垂直監測昆蟲雷達探測系統，包括：天線裝置，用于發送探測昆蟲微波信號和接收昆蟲反射的微波信號；收發模塊，用于通過天線裝置發送探測昆蟲微波信號以及對所述天線裝置接收到的昆蟲反射的微波信號進行放大處理；信號處理器，用于接收經所述收發調制模塊放大處理后的信號并進行轉換和處理，獲取昆蟲強度數據；以及通過天線裝置獲取方位角數據；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：反射體、天線饋源、驅動電機和同步電機，所述收發模塊包括：發射單元和接收單元。

其中，所述垂直監測昆蟲雷達探測系統還包括：收發控制模塊，用于控制調節所述發射單元發出的探測昆蟲微波信號的重復頻率和脈寬以及所述接收單元的本振頻率以適應發射單元發出的微波信號的頻率飄移；天線控制模塊，用于控制所述驅動電機帶動所述天線饋源旋轉。

本發明還提供一種垂直監測昆蟲雷達探測方法，包括：

S1：收發模塊中的發射單元，通過天線裝置向空中發出微波信號；

S2：收發模塊中的接收單元接收通過所述天線裝置反饋的當前微波信號并進行放大處理后，發送到信號處理器；

S3：所述信號處理器接收所述天線裝置中的同步電機發送的三相同步機信號并進行處理，獲得方位角數據；

S4：所述信號處理器對接收S2中的放大處理微波信號并進行處理，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，直至天線饋源發出的電磁波的波束旋轉一周后執行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單元發出的發射觸發脈沖信號，以確定回波的零距離位置，所述零距離位置為脈沖開始發射的時間點；確定回波的零距離位置，主要作用是與回波進行比較，確定目標所在高度。

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，并發送至所述信號發射單元，控制所述信號發射單元在天線運轉時才進行微波信號發射。

其中，在S3中，所述信號處理器對接收到的放大處理后的微波信號進行處理包括：A/D信號變換和數字視頻處理。

（三）有益效果

本發明提供的垂直監測昆蟲雷達探測系統及探測方法，用于開展我國農作物重大遷飛性害蟲的季節性長期自動化監測，實現重大遷飛性昆蟲的實時監測和早期預警。

附圖說明

圖1是本發明垂直監測昆蟲雷達探測系統結構框圖；

圖2是本發明垂直監測昆蟲雷達探測方法步驟圖；

圖3是本發明垂直監測昆蟲雷達探測系統工作原理圖；

圖4是草地螟高峰期內垂直監測昆蟲雷達回波與探照燈誘蟲定時取樣結果變化曲線圖；

圖5是草地螟春季高峰期內垂直監測昆蟲雷達回波數量實時變化曲線圖；