[發明專利]雷達測量昆蟲振翅頻率、飛行軌跡和朝向信息的實驗方法

在審

• 申請號: 201611222480.1
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106842190A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 胡程;王銳;李衛東;曾濤;龍騰;劉長江;鄧云開
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 李微微,仇蕾安

技術領域

本發明涉及昆蟲雷達實驗技術領域，尤其涉及提取昆蟲振翅頻率、飛行軌跡和朝向信息的實驗方法。

背景技術

農業生產很重要的一個制約因素是蟲害。由繁殖和取食等因素造成的昆蟲大規模遠距離的飛行活動叫做昆蟲的遷飛。遷飛是造成病蟲害大規模流行和異地爆發的主要原因。

為了深入分析遷飛昆蟲生物學和生態學機理，建立病蟲害早起精確預警體系，亟待解決3個關鍵性問題：種類識別、生物通量分析、遷飛軌跡分析。要想準確獲知遷飛昆蟲的種類、生物通量和遷飛軌跡，必須要準確獲取昆蟲高空飛行的生物學、行為學及氣象學參數，主要參數包括三維朝向、振翅頻率、三維航跡、溫濕度等。

傳統研究手段無法全面獲取上述參數。昆蟲雷達是一種專門用于監測昆蟲遷飛的雷達，它可以獲取群體昆蟲的數量與速度等信息，預測昆蟲遷飛的軌跡。這為研究昆蟲的遷飛提供了極大的便利，對于病害蟲防治和農業生產有及其重要的意義。

目前已有的昆蟲雷達受工作體制、系統功能和指標等因素的限制，還無法獲取昆蟲個體的生物學參數，而且蟲群行為參數與高空氣象學參數的獲取精度和準確度均較低。為了實現蟲害早期精準預警，進一步發展昆蟲遷飛理論，新一代的昆蟲雷達必須準確實現昆蟲種類識別、準確計算昆蟲的遷飛軌跡和生物通量。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種雷達獲取昆蟲的振翅頻率、飛行軌跡和朝向的實驗方法，可以獲得昆蟲的振翅頻率、飛行軌跡和朝向。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

雷達測量昆蟲振翅頻率、飛行軌跡和朝向信息的實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、振翅頻率提取實驗，具體包括：

S11、在微波暗室里面布置場景：將兩根空心的塑料桿豎直放置；每根塑料桿的頂端固定一個帶孔的塑料片；將PE魚線從塑料片的孔穿過，PE魚線兩端分別固定在對應的塑料桿上；

S12、將待測的昆蟲用PE魚線懸掛，再將掛著昆蟲的PE魚線系在兩個塑料桿之間的PE魚線的正中間位置；

S13、驅趕所述昆蟲飛行，同時采用雷達在昆蟲正下方垂直向上照射，并接收回波；從該回波中提取昆蟲的振翅頻率；

步驟二、飛行軌跡實驗，具體包括：

S21、采用S11中的場景，將待測的昆蟲用PE魚線懸掛，再將掛著昆蟲的PE魚線系在兩個塑料桿之間的PE魚線的正中間位置；

S22、驅趕所述昆蟲飛行，同時采用雷達在與昆蟲平行的方向照射昆蟲，并接收回波；從該回波中提取昆蟲的飛行軌跡；

步驟三、提取昆蟲朝向實驗，具體為：

S31、采用S11中的場景，將待測的昆蟲用PE魚線懸掛，再將掛著昆蟲的PE魚線系在兩個塑料桿之間的PE魚線的正中間位置；

S32、固定昆蟲的朝向，采用雷達從昆蟲的正下方照射，雷達繞豎直軸勻速旋轉360°并采集回波；

S33、將回波中提取的昆蟲全極化RCS與對應的雷達旋轉角度在極坐標中繪制出來，極化RCS最大值對應的角度即為昆蟲身體朝向。

較佳的，在所述步驟一和步驟二中，第一，要求保證昆蟲是活的，并可以飛行；第二要保證昆蟲自由煽動翅膀，翅膀活動沒有障礙；第三，懸掛昆蟲所用裝置不能掩蓋昆蟲的雷達回波。

較佳的，選用聚丙烯泡沫塑料粘昆蟲，采用PE魚線懸掛，具體為：用膠水將條狀的聚丙烯泡沫塑料的一端粘在昆蟲兩個翅膀根部的中間位置，將條狀聚丙烯泡沫塑料的另一端采用PE魚線系緊。

較佳的，所述步驟一的振翅頻率提取實驗中，兩根空心的塑料桿距離為10m。

較佳的，所述飛行軌跡實驗中，雷達從12m的遠處水平照射目標；

較佳的，所述飛行軌跡實驗中，兩個所述塑料桿的距離為20m。

較佳的，所述昆蟲為甘薯天蛾、小地老虎、長喙天蛾或豆天蛾。

本發明具有如下有益效果：

(1)本發明采用雷達獲取昆蟲的振翅頻率、飛行軌跡和朝向，包括實驗場景的設計、實驗步驟以及實驗所用昆蟲的獲取，獲得的實驗數據可實現昆蟲種類識別、準確計算昆蟲的遷飛軌跡和生物通量；本發明的實驗裝置簡單易行，并可模擬昆蟲真實飛行情況。

附圖說明

圖1是振翅頻率測量實驗場景。

圖2(a)是粘蟲子實際效果圖的側視圖，圖2(b)是粘蟲子實際效果圖的俯視圖。

圖3是昆蟲目標運動軌跡測量實驗場景。

圖4是昆蟲朝向信息獲取的實驗場景。

圖5(a)是甘薯天蛾圖片，圖5(b)是甘薯天蛾的頻譜圖。