[发明专利]基于昆虫雷达的昆虫生物流测算方法

说明书

本发明公开了一种基于昆虫雷达的昆虫生物流测算方法，旨在解决当前在大区域内无法快速准确监测、测算昆虫生物流的技术难题。本发明通过对相关雷达信号进行解析，获取每个昆虫信号的质量，测算该昆虫目标的飞行速度，进而可以计算该昆虫信号在空中的密度，通过昆虫目标的飞行方向，估算昆虫在雷达上空昆虫生物流的大小。本发明利用昆虫雷达瞬间实现大范围空间的信号取样后，可解算出各类昆虫质量、飞行速度及空间密度等，并进而测算出日昆虫生物流、总昆虫生物流，解决了在大区域内无法全面、准确估计昆虫的绝对数量的难题，为探索研究远距离迁飞昆虫给生态系统带来的影响，也为天敌资源利用提供科学依据。

技术领域

本发明涉及动物生态领域，具体涉及一种基于昆虫雷达的昆虫生物流测算方法。

背景技术

昆虫的迁飞是自然界一直存在自然现象，其是生物圈内大气层生态系统的重要组成部分。迁飞害虫的聚集与爆发每年都给我国粮食生产带来毁灭性打击。19世纪之前，迁飞性蝗虫的频繁性迁飞导致蝗灾一直是我国的最重的农业灾害；20世纪前叶，东方黏虫(行军虫)一直是我国农作物的重大致灾害虫，上世纪90年代棉铃虫大暴发曾引起人们的高度重视；刚进入21世纪，长江中下游地区稻飞虱及稻纵卷叶螟特大爆发，造成大面积的水稻冒穿，给水稻造成严重的损失；2012年东北地区玉米粘虫大暴发，引起国内外的关注，成为影响玉米价格和相关股票波动的重要因素；2016年东方粘虫又在三门峡爆发，造成局部地块绝收；2019年初，国际重大迁飞性害虫草地贪夜蛾入侵我国，仅半年多时间就漫延至21个省(市区)，对我国粮食生产构成严重的威胁。

对于昆虫的迁飞监测，当前多采用灯光等监测工具对昆虫进行诱测(仅适用于趋光性昆虫，且在夜间实施)，将空中昆虫吸引后获取、估测昆虫流的相关信息，但此类方法受外界环境因素影响较大，准确性难以得到有效保障；而且需要耗费巨大人力，劳动强度高。而昆虫雷达可以自主发射电磁波，昆虫被动识别而不干扰昆虫的飞行，能够实现对昆虫无干扰探测，是今后昆虫监测技术的发展方向。

现有旋转极化的垂直昆虫雷达可将雷达波束垂直射向空中，并以很小的偏角旋转同时极化平面也在旋转，这样所有飞过雷达波束的昆虫都以同样的姿势对准雷达波；目前国内外的一些研究能够基于昆虫雷达解析一些昆虫的相关参数，如专利文献CN105866770B中公开了一种基于多波段散射测量解算昆虫体长和质量的方法；然而如何基于昆虫雷达实现空中昆虫生物流的快速准确、低成本的监测，仍是当前亟待解决的难题。

发明内容

本发明旨在提供一种基于昆虫雷达的昆虫生物流测算方法，以解决当前在大区域内无法快速准确且低成本的测算昆虫生物流的技术难题。

本发明通过对相关雷达信号进行解析，获取每个昆虫信号的质量，测算该昆虫目标的飞行速度，进而可以计算该昆虫信号在空中的密度，通过昆虫目标的飞行方向，估算昆虫在雷达上空昆虫生物流的大小。具体技术方案如下：

构建一种基于昆虫雷达的昆虫生物流测算方法，包括如下步骤：

(1)昆虫质量的估测

本发明需要从雷达信号中获取σ、α₀、α₂和α₄四个反射参数进行演算。

首先对接收到的雷达信号进行傅里叶转换后选取参数α₀、α₂和α₄，计算昆虫的背向散射参数σ_xx和σ_yy(σ_xx和σ_yy分别代表昆虫腹面纵向和横向的反射值)：

σ_xx＝α₀+α₂+α₄ ①；

σ_yy＝α₀-α₂+α₄ ②；