電子系統(tǒng)建模、仿真課程報告

1、探鳥雷達(dá)發(fā)展與應(yīng)用李昱琨一院九隊目錄CONTENTS01探鳥雷達(dá)概述02雜波類型03雷達(dá)數(shù)據(jù)處理04飛鳥目標(biāo)特性05典型探鳥雷達(dá)015月9日晚間記者獨家獲悉，今天下午的3個小時里，成都雙流國際機(jī)場共計遭遇4架“黑飛”無人機(jī)干擾，導(dǎo)致58個航班備降西安、重慶、貴陽和綿陽機(jī)場，4架飛機(jī)返航，超1萬旅客出行受阻被滯留機(jī)場。4月21日晚中新網(wǎng)記者9日從重慶機(jī)場集團(tuán)獲悉，當(dāng)日12時49分左右，重慶機(jī)場南部方向受到無人機(jī)干擾，航班起降受到影響，12架次航班備降外場。無人機(jī)和飛機(jī)出現(xiàn)在同一畫面中鳥擊是指飛機(jī)起降或飛行過程中與鳥類、蝙蝠等動物或者無人機(jī)相撞的事件，或者是因為動物活動影響到正常飛行活動的事件。隨

2、著航班量的持續(xù)增長和生態(tài)環(huán)境的不斷好轉(zhuǎn)，我國機(jī)場的鳥擊防范工作壓力越來越大，其帶來的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他原因所致之損失。工作頻段：3.060.02 GHz探測威力：5公里（根據(jù)需求可擴(kuò)展至30公里）R C S ：0.0038探測速度：2100米/秒探測高度：104600米安裝方式：固定式安裝、移動式安裝、車載式安裝供電方式：市電、油機(jī)發(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電主要特點：1、智能組網(wǎng)：多系統(tǒng)之間互聯(lián)互通、協(xié)調(diào)工作； 2、軌跡追蹤：可追蹤、記錄、分析目標(biāo)飛行軌跡； 3、無人值守：可提供標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)；01X波段與S波段的選擇：S波段雷達(dá)抗雨能力強(qiáng);鳥類在X波段雷達(dá)散射截面（RCS）大。最新固態(tài)

3、X波段航海雷達(dá)提高了雨雜波相參抑制能力。波段選擇采用陣列天線，運用水平和垂直掃描方式。水平掃描可用于確定飛鳥二維軌跡；垂直掃描法可用于確定其通量和高度分布。采用拋物面天線可確定三維軌跡。雷達(dá)天線脈沖雷達(dá)發(fā)送矩形脈沖檢測飛鳥位置。長脈沖可遠(yuǎn)距離探測；短脈沖可更好分辨多個目標(biāo)。也可用連續(xù)波雷達(dá)進(jìn)行飛行狀態(tài)、速度檢測。雷達(dá)波形0202空域雜波地雜波其他目標(biāo)雜波02地面雜波地面上靜止物體反射的結(jié)果，最為嚴(yán)重的干擾因素之一。地面雜波和反射信號的強(qiáng)度使操作者很大程度上難以或無法確認(rèn)雜波覆蓋區(qū)域內(nèi)的鳥類移動。02空域雜波降水等空域雜波會干擾雷達(dá)顯示器并模糊在同一分辨單元內(nèi)的飛鳥目標(biāo)回波 降水雜波與地面雜波一

4、樣， 將抑制對鳥類的檢測 不同于地面雜波， 降水回波移動速度與鳥目標(biāo)相似， 依靠多普勒信息將其剔除的難度更大 在有些情況下， 移動的氣象目標(biāo)在風(fēng)力的作用下可產(chǎn)生類似于鳥類的長軌跡， 觀察者可能會將這些氣象回波誤以為鳥類。02其他目標(biāo)雜波探測者可能也會檢測到飛機(jī)、汽車等人造目標(biāo)。此時雷達(dá)選址就變得非常重要?？梢赃x擇屏蔽某一區(qū)域內(nèi)所有目標(biāo)；或者通過人工判斷目標(biāo)類型。飛機(jī)軌跡一般為直線，鳥類較為機(jī)動。0303目標(biāo)檢測目標(biāo)跟蹤目標(biāo)顯示數(shù)據(jù)記錄03目標(biāo)檢測雷達(dá)每一次掃描都可能接收到大量雷達(dá)回波信號，并將目標(biāo)表示在二維網(wǎng)格圖上。這些目標(biāo)中可能存在真實目標(biāo)和其他虛警目標(biāo)。為了區(qū)分，可在整個掃描數(shù)據(jù)圖上設(shè)置一

5、個閾值，用來初步區(qū)分鳥類和其他目標(biāo)。目標(biāo)跟蹤目標(biāo)跟蹤就是將每個真實目標(biāo)在時間序列上的一系列檢測相關(guān)聯(lián)， 并形成軌跡跟蹤能夠消除大部分孤立的虛警，基本剔除虛警軌跡， 只保留真實目標(biāo)軌跡。MHT-IMM算法針對飛鳥進(jìn)行測試，可鑒別鳥群，分散的鳥，盤旋的鳥等等。03目標(biāo)顯示成熟的探鳥雷達(dá)系統(tǒng)可在顯示器上提供檢測，軌跡等一系列飛鳥運動信息。用戶可指定檢測或跟蹤歷史記錄持續(xù)的時間， 從只記錄一個掃描周期到記錄過去幾分鐘獲取的鳥情信息，便于觀測人員識別飛鳥運動軌跡數(shù)據(jù)記錄除了在屏幕上顯示監(jiān)測和跟蹤信息，還可以將目標(biāo)的信息進(jìn)行儲存。雷達(dá)數(shù)據(jù)服務(wù)器記錄了所有探鳥雷達(dá)提取的目標(biāo)數(shù)據(jù)，通常至少應(yīng)包括目標(biāo)跟蹤標(biāo)識符

6、、日期、時間、經(jīng)度、緯度、海拔高度、距離、方位、速度、航向、RCS等。0404當(dāng)探鳥雷達(dá)檢測和跟蹤到其觀測范圍內(nèi)的各種運動目標(biāo)后， 并不能確定是否是飛鳥目標(biāo)，所以下一個任務(wù)是對每個被跟蹤對象進(jìn)行識別，利用目標(biāo)飛行軌跡、回波大小、回波強(qiáng)度、信號特征、飛行速度和高度等各種屬性進(jìn)行分析。04飛行特性 除飛鳥目標(biāo)之外，探鳥雷達(dá)可以探測到昆蟲、蝙蝠等其他生物目標(biāo)，以及船、汽車、火車和飛機(jī)等非生物目標(biāo)。非生物目標(biāo)通常按預(yù)定路徑以比鳥類更快的速度運動，因此可根據(jù)其速度和路徑與鳥類相區(qū)分。大型昆蟲通常順風(fēng)運動，一般只能在雷達(dá)附近檢測到?；夭ù笮『头秶B回波的大小不能準(zhǔn)確地表征鳥的物理尺寸，因為鳥通常被雷達(dá)看作

7、是一個點目標(biāo)，一群鳥會產(chǎn)生稍大的回波，如果鳥群散開，其將分裂為多個回波，如果鳥再次聚合，其將合并為單一回波。從雷達(dá)回波上看更類似于一個擴(kuò)展目標(biāo)。回波的大小和范圍表示了鳥群的范圍，根據(jù)鳥群的聚集程度， 其可能顯示為零碎的結(jié)構(gòu)， 且子群之間存在空隙。04回波強(qiáng)度與雷達(dá)截面 回波信號的振幅或強(qiáng)度由目標(biāo)的多種特性共同決定，如果幾只鳥在同一分辨單元中，它們將顯示為一個單一的目標(biāo)， 回波強(qiáng)度是所有目標(biāo)回波的疊加。一般來說，RCS大的目標(biāo)會反射更多的能量。而探鳥雷達(dá)系統(tǒng)中的小型海事雷達(dá)難以準(zhǔn)確估計RCS。因此需要根據(jù)目標(biāo)大小判斷目標(biāo)是單只還是一群鳥。飛行速度速度和飛行路徑可用以區(qū)分鳥類、車輛和飛機(jī)， 以及其

8、他動物 昆蟲飛行速度很慢，與低級別風(fēng)速區(qū)別不大。小型鳥類和蝙蝠的速度與風(fēng)速顯著不同，通常為10 m/ s15 m/ s，大型鳥類區(qū)別更大2325。善于滑翔的鳥類，比如鷹類和鶴類，隨風(fēng)漂移盤旋時的速度為 5 m/ s 10 m/ s， 順風(fēng)時速度較快，逆風(fēng)時較慢。05051.梅蘭探鳥雷達(dá)典型的梅蘭雷達(dá)探鳥系統(tǒng)配有兩部不同波段的雷達(dá)， 一部為 X 波段垂直掃描雷達(dá)，另一部為 S 波段水平掃描雷達(dá)，均采用 T 型波導(dǎo)陣列天線 。對于小型鳥類，該系統(tǒng)的探測范圍可以達(dá)到垂直高度 2 300 m， 水平距離 3 km 5 km;對于中大型鳥類或鳥群， 探測范圍可以達(dá)到垂直高度4 500 m， 水平距離7k

9、m 11 km。兩個雷達(dá)可以得到三維信息。052.蒼鷹探鳥雷達(dá)雷達(dá)天線為X波段拋物面天線，峰值功率50 kW，將其置于拖車頂部，俯仰角可調(diào)( 0 30) ，由于其波束較窄( 4) ，系統(tǒng)可獲得較為精確的高度信息，但探測的范圍有限系統(tǒng)可獲得較為精確的高度信息， 但探測的范圍有限。為提高天線的探測效率，蒼鷹研發(fā)了多波束拋物面天線 雙軸掃描拋物面天線，兩部不同傾斜角的拋物面天線等多種探鳥雷達(dá)天線。蒼鷹系統(tǒng)的核心軟件基于 MHT- IMM 算法， 可實現(xiàn)對單只鳥或鳥群的實時多目標(biāo)跟蹤。053. 羅賓探鳥雷達(dá)系統(tǒng)包括一種 S 波段水平掃描雷達(dá) ，一種 X 波段垂直掃描雷達(dá)以及一種調(diào)頻連續(xù)波( FMCW) 雷達(dá) 。S 波段水平掃描雷達(dá)轉(zhuǎn)速可至每分鐘旋轉(zhuǎn)45 圈， 在目前已知的探鳥雷達(dá)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速最快。該雷達(dá)可探測到徑向