一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法；本发明专利技术利用高分辨全极化雷达观测迁飞昆虫，得到昆虫的全极化信息，基于全极化雷达的观测数据模型和天线方向图模型建立昆虫穿越波束的回波信号模型，最后利用最小二乘法估计出昆虫飞行速度的水平分量。使用本发明专利技术能够降低了测量误差、提高参数估计精度；且本发明专利技术构建了专注于昆虫水平飞行速度提取的模型，模型简单有效，且结合迭代的求解过程，使得求解过程大大简化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法
本专利技术属于昆虫雷达
，具体涉及一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法。
技术介绍
昆虫雷达是一种监测高空迁飞昆虫种群的新工具。目前使用的昆虫雷达主要是垂直监测昆虫雷达，它采用极化旋转与波束章动的方式实现对昆虫回波数量、高度、定向角度、位移速度、位移方向、到波束中心轴的最短距离以及与体型大小有关的RCS参数的提取。根据获得的参数，可以进行昆虫的种类识别、预测昆虫的迁飞方向，这对于预测病虫害、研究昆虫的迁飞机理具有十分重大的意义。随着雷达技术的发展，距离向高分辨率已逐渐成为一种发展趋势。步进频率技术是一种实现距离向高分辨率的重要技术。它通过发射一系列具有较小瞬时带宽的载频步进信号，然后在接收端通过合适的处理合成出大带宽信号，从而达到较高的距离向分辨率。高距离分辨率对于抗干扰、提高测量精度和精细目标跟踪具有重要作用。雷达目标散射信号中的极化信息与目标回波的幅度、频率和相位等信息一样，是非常有用的信息。极化雷达系统是近年来的一种新型雷达系统，它在发射的电磁波中引入了极化信息。极化雷达系统的发展经历了单极化、双极化和全极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用全极化雷达的调频步进频信号模型以及天线方向图模型，建立昆虫回波信号模型，归一化并取对数，得到观测数据模型：

【技术特征摘要】
1.一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用全极化雷达的调频步进频信号模型以及天线方向图模型，建立昆虫回波信号模型，归一化并取对数，得到观测数据模型：其中，e是自然对数，观测数据模型中两个的未知参数Vh和τ，表示成向量的形式θ＝[Vh,τ]T，向量中的元素用θi(i＝1,2)表示；Vh是要提取的昆虫飞行速度的水平分量；τ是昆虫与雷达波束中心轴距离最近的时刻；θ0.5为半功率波束宽度；R是昆虫到雷达的距离；K＝8ln2；步骤二、采集数据，比较同一个目标得到的四路回波数据，取其中信噪比最高的一路，经过预处理后得到观测数据w＝[w0w1...wM-1]T，数据长度为M；采用步骤一得到的观测数据模型，在R和θ0.5相同的条件下产生的模型数据为u(θ)＝[u1u2...uM-1]T；步骤三、利用w与u(θ)，基于最小二乘法估计出模型中的未知参数Vh和τ，获得昆虫的水平飞行速度及其时刻的估计值。2.如权利要求1所述的一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法，其特征在于，所述步骤三采用迭代方式求解未知参数，为：S31、构造代价函数J(θ)为：J(θ)＝(w-u(θ))H(w-u(θ))(2)其中，上标H表示复共轭转置；S32、用Jk表示第k次迭代的代价函数，Jk+1表示第k+1次迭代的代价函数，是第k次迭代的第i个...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙腾，胡程，王锐，李文青，曾涛，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11