曝光臺(tái) 注意防騙 網(wǎng)曝天貓店富美金盛家居專營(yíng)店坑蒙拐騙欺詐消費(fèi)者

flying bird target t rails and correlative information are ext racted f rom avian radar image sequences collected
during outfield experiment s , which verify the feasibility of bird detection with radar , and some prospect of
algorithm improvement for reducing false alarm and missing alarm is proposed af ter an analysis of different
experimental result s.
Key words : birds ; radar cross section ; radar ; detection ; false alarm
　　早期利用雷達(dá)探測(cè)空中目標(biāo)時(shí),人們將那些
不存在明顯反射源的回波信號(hào)稱為“仙波”,其實(shí)
這些“仙波”通常是由飛鳥產(chǎn)生的[1 ] 。盡管來自一
只鳥的回波很小,但如果距離足夠近或者雷達(dá)的
探測(cè)能力足夠強(qiáng),它仍能被檢測(cè)到。對(duì)于探測(cè)目
標(biāo)不是飛鳥的雷達(dá)系統(tǒng),“仙波”干擾了雷達(dá)的正
常工作,屬于雜波,需要從雷達(dá)回波中濾除。近幾
十年來,隨著鳥擊(飛機(jī)撞鳥) 事件的頻繁發(fā)生,鳥
擊防范成為民航界關(guān)注的重大課題,“仙波”由雜
波變?yōu)樘綔y(cè)對(duì)象,雷達(dá)探鳥作為飛鳥探測(cè)的主要
技術(shù)手段已發(fā)展成雷達(dá)領(lǐng)域重要的研究方向[2 ] 。
國(guó)外成熟的機(jī)場(chǎng)雷達(dá)探鳥系統(tǒng)包括加拿大Sicom
Systems 公司開發(fā)的Accipiter 系統(tǒng)和美國(guó)De2
Tect 公司開發(fā)的Merlin 系統(tǒng)。鳥擊風(fēng)險(xiǎn)與鳥的
質(zhì)量有關(guān),中、大型鳥和鳥群對(duì)飛行安全的威脅最
大,其雷達(dá)散射截面(Radar Cross Section ,RCS)
也較大,更易于被雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。本文基于鳥類
目標(biāo)散射特性分析,介紹了雷達(dá)探鳥實(shí)驗(yàn)涉及的
關(guān)鍵技術(shù)。
1 　鳥類目標(biāo)散射特性分析
人們針對(duì)鳥類目標(biāo)進(jìn)行了大量暗室測(cè)量實(shí)
驗(yàn),認(rèn)為鳥的RCS 與其質(zhì)量和電磁波的工作波
長(zhǎng)存在一定聯(lián)系。在S 波段,質(zhì)量70 g 的歐椋
鳥的平均RCS 為10 cm2 ,而質(zhì)量1 000 g 的野鴨
的平均RCS 為100 cm2 [ 3 ] 。鴿子在U HF 波段具
　第7 期陳唯實(shí)等:基于鳥類目標(biāo)散射特性分析的雷達(dá)探鳥實(shí)驗(yàn)　
有11 cm2 的平均RCS ,在S 波段為80 cm2 ,在X
波段為15 cm2 [4 ] 。此外,鳥的雷達(dá)回波由其翅膀
扇動(dòng)形成周期性變化。翅膀扇動(dòng)引起10 dB 的
RCS 起伏是很平常的,有時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)單只被跟蹤
鳥在翅膀扇動(dòng)率上的RCS 起伏為30～40 dB[5 ] 。
翅膀扇動(dòng)頻率的一個(gè)估計(jì)由f = 572/ L01827 給出, f
為翅膀扇動(dòng)頻率, Hz ; L 為翅膀長(zhǎng)度,mm[6 ] 。另
外,同一只鳥處于不同狀態(tài)時(shí)(遷徙或覓食) ,因飛
行方式不同,其RCS 也有變化。
可見,鳥類作為復(fù)雜的生物體,其精確建模非
常困難,目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。鳥體重的
65 %由水形成,水是一種具有較大介電常數(shù)的物
質(zhì),可以形成相對(duì)較大的回波反射率,普遍認(rèn)為鳥
類目標(biāo)RCS 主要是由其體內(nèi)的水反射形成的,因
此水球建模是一種常見的理論近似方法[7 ] 。但該
方法過于粗糙,且對(duì)于許多鳥和工作波長(zhǎng)來說,水
球模型處于諧振區(qū)甚至瑞利區(qū),其計(jì)算值起伏太
大,不適于工程應(yīng)用。因此,工程上通常基于大量
實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)給出計(jì)算單只鳥RCS 的近似統(tǒng)計(jì)模
型為[8 ]
σ =
0155W1/ 3λ λ/ W1/ 3 < 514
2 512W2λ- 4 λ/ W1/ 3 > 514
(1)
式中:W 為鳥的質(zhì)量,g ;λ為波長(zhǎng),cm。統(tǒng)計(jì)模型
的計(jì)算結(jié)果基于大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),更符合鳥類RCS
的平均統(tǒng)計(jì)特性,適于估計(jì)各種鳥RCS 值的量級(jí)
范圍。
鳥群對(duì)雷達(dá)的影響與其總體RCS 有關(guān),根據(jù)
鳥群的規(guī)模,可以推算出其RCS。最簡(jiǎn)單的情況
是,假設(shè)鳥之間的距離足夠大,且分布和取向隨
機(jī),忽略單只鳥之間的互耦,用鳥的數(shù)量乘以單只
鳥RCS。表1[5 ] 給出了一些代表性的鳥群在一個(gè)
很廣的區(qū)域內(nèi)的外場(chǎng)RCS 測(cè)量值σ, 密度和體積
反射率η等數(shù)據(jù),適用頻率從S 波段到X波段。可
見,遷徙鳥群的總體RCS 通常大于1 m2 。因此在
工程應(yīng)用中,從S 波段到X波段,單只鳥通常具有
1～100 cm2 的平均RCS ,其中:小鳥RCS 約5 cm2 ,
中鳥RCS 約50 cm2 ,大鳥RCS 約100 cm2 。
表1 　鳥群目標(biāo)散射特性[ 5]
Table 1 　Scattering characteristics of bird flock targets[ 5]
鳥的類型影響區(qū)域/ km2 鳥的數(shù)量鳥的密度/ (只·m- 3) σ/ m2 η/ cm - 1
較低山谷中的山鳥105 108 10 - 6 5～50 10 - 11～10 - 10
單個(gè)棲息的山鳥103～104 107 10 - 6～10 - 5 5～50 10 - 11～10 - 9
海岸區(qū)烏鴉、歐鳥、鵝和鴨103 104～106 10 - 9～10 - 6 10～500 10 - 13～10 - 9
加利福尼亞海岸遷徙的海鷗103 > 106 10 - 5 50～500 10 - 9～10 - 8
佐治亞海岸的角嘴海雀10 105 10 - 4 50～500 10 - 9～10 - 8
美國(guó)灣海岸的涉水鳥105 106 10 - 9 50～500 10 - 13～10 - 12
美國(guó)洛杉磯山脈東部遷徙鳥107 109 10 - 7 1～50 10 - 13～10 - 12
非洲草原群體繁殖的奎利亞雀2 > 107 10 - 2 5～50 10 - 7～10 - 6
2 　雷達(dá)探鳥實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
北京航空航天大學(xué)與中國(guó)民用航空總局航空
安全技術(shù)中心和北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)合作,搭建了
雷達(dá)探鳥實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),為我國(guó)的雷達(dá)探鳥和鳥擊防
范研究邁出了重要一步。下面分別從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、
系統(tǒng)探測(cè)性能分析和數(shù)據(jù)處理方法3 個(gè)方面對(duì)該
系統(tǒng)進(jìn)行介紹。
211 　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配備了一部峰值功率6 kW 的X
波段海事雷達(dá)(Model 1941 Mark22) ,垂直波束的
寬度為22°,水平波束的寬度小于119°; 天線為
112 m 的波導(dǎo)縫隙T 型天線,轉(zhuǎn)速為24 r/ min ;脈
沖重復(fù)頻率為1～2 kHz ,脈寬為0108～0130μs。
在外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中,將雷達(dá)固定在梯形支架上,并架
設(shè)于小型轎車頂部進(jìn)行水平掃描,距地面2～
3 m ,由蓄電池進(jìn)行供電,如圖1 (a) 所示。該雷
達(dá)獲取的探鳥雷達(dá)平面位置指示( Plane Position
Indicator ,PPI) 圖像通過圖像采集卡(幀/ 21 5 s)
　
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