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關(guān)鍵詞: 　鳥擊防范; 雷達; 地理信息系統(tǒng); 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號: 　TN95 　　　文獻標識碼: 　A 　　　文章編號: 　037222112 (2006) 1222232206
Re search on Radar Avian Detection for Aviation
NING Huan2sheng1 ,LIU Wen2ming1 ,LI Jing2 ,ZHAO Xin2ru3
(11School of Electronic Engineering , Beijing University of Aeronautics &Astronautics , Beijing 100083 , China ;
21Center of Aviation Safety Technology , CAAC, Beijing 100028 , China ;31 College of Life Sciences , Beijing Normal University , Beijing 100875 , China)
Abstract : 　The bird strike hazard is a worldwide problem to aviation ,which has received prevalent attention from internation2
al academe. The studying of avian detection based on radar has made much progress and some practical radar avian surveillance sys2
tems have been set up . A survey of research on radar avian detection , including progress actuality of foreign radar avian detection
system ,the characteristics of bird echo and the method of identification and detection ,are presented. The new research are proposed
in three aspects ,Geographic Information Systems (GIS) ,Artificial Neural Network (ANN) and computer network ,which are com2
bined with radar avian detection system to set up a high2efficient , real2time ,3D radar avian detection network. Finally , several re2
search topics in future are suggested.
Key words : 　avian surveillance ; radar ; geographic information systems (GIS) ; artificial neural network (ANN)
1 　引言
　　鳥擊是指航空器起降或飛行過程中和鳥類、蝙蝠等飛行
物相撞的事件. 自從有了航空器就有了鳥擊事件,鳥擊問題給
航空業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失, 同時也危及乘客的生命安
全[1 ,2 ] . 目前,關(guān)于鳥擊問題的研究已成為國際學術(shù)界、民航
界的研究熱點,鳥擊防范研究已發(fā)展成為跨學科的具有重大
應(yīng)用價值的科研課題.
探測鳥類的活動規(guī)律是減少鳥擊的關(guān)鍵要素之一. 利用
雷達識別生物目標,建立鳥擊預(yù)警模型,有針對性地驅(qū)散和避
開鳥群,是降低鳥擊風險行之有效的途徑. 先進的數(shù)字化寬帶
雷達的出現(xiàn)和高性能計算機的應(yīng)用使得許多圖像處理和模式
識別的技術(shù)應(yīng)用到雷達生物目標識別中. 國外已經(jīng)建立起實
用的雷達鳥擊防范系統(tǒng),積累了許多有效的方法,取得很好的
效果. 國內(nèi)學者和相關(guān)部門已開始重視和著手這一研究工作,
但還鮮有實質(zhì)性進展.
2 　雷達鳥情探測研究概況
211 　鳥類活動的雷達研究[3 ]
雷達被用于觀測鳥類的活動已經(jīng)有將近60 年的歷史了,
初期,雷達操作員發(fā)現(xiàn),在雷達屏幕上可以看到并非航空器的
未知目標的回波,這種未知目標的回波在當時被稱作“天使
(Angels) ”. 后來的研究發(fā)現(xiàn),這種“天使”實際上是由鳥類造成
的. 由此,雷達被廣泛應(yīng)用到鳥類的定期遷徙和在當?shù)鼗顒拥?br /> 研究中.
雷達是觀察鳥類活動的重要工具,它可以在廣大空域里
識別各種鳥類,而不局限于觀察人員用望遠鏡目視觀察;通過
雷達可以計算出大群鳥類的飛行方向和速度;可長時間跟蹤
記錄鳥類活動規(guī)律;更重要的是雷達可以在夜間如同白天一
樣地觀測鳥類. 雷達系統(tǒng)在鳥情信息收集上具有自動化程
收稿日期:2006201224 ;修回日期:2006205210
基金項目:航天支撐基金(2005) ;全國博士后科學基金
　
第12 期
2006 年12 月
電　　子　　學　　報
ACTA ELECTRONICA SINICA
Vol . 34 　No. 12
Dec. 　2006
　
表1 　幾種鳥類RCS 的理論值和實驗值
種類
重量
(g)
RCS 理論值(m 3 m) RCS 理論值(dBsm) RCS 實驗值(dBsm)
X S L X S L X S L
鳴鳥10 0. 0005 0. 0005 0. 00002 - 33 - 33 - 47
麻雀25 0. 0006 0. 0016 0. 00013 - 32 - 28 - 39 - 37 - 28
八哥75 0. 0013 0. 0017 0. 0010 - 29 - 28 - 30 - 31
珩科鳥200 0. 0014 0. 0014 0. 0051 - 29 - 29 - 23
鴿子500 0. 0027 0. 0038 0. 0109 - 26 - 24 - 20 - 28 - 21
野鴨800 0. 0044 0. 0031 0. 0088 - 24 - 25 - 21 - 21 - 30
天鵝10000 0. 024 0. 027 0. 021 - 16 - 16 - 17
度高、數(shù)據(jù)便于分析存儲、受天氣和光線條件影響小等多項優(yōu)點.
隨著航空器的廣泛應(yīng)用,因鳥類造成的飛行事故逐漸增
多. 20 世紀60 年代,一些重大的飛機墜毀事故被發(fā)現(xiàn)是由鳥
擊事件引起以后,美國和歐洲一些國家開始重視雷達鳥擊預(yù)
警系統(tǒng)的研究,雷達觀測鳥類飛行的數(shù)據(jù)被應(yīng)用到航空安全
領(lǐng)域.
212 　雷達鳥情探測系統(tǒng)的發(fā)展
雷達鳥情探測系統(tǒng)隨著雷達技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理
技術(shù)的進步獲得了快速的發(fā)展. 高性能雷達系統(tǒng)和計算機處
理系統(tǒng)使得快速獲取鳥情信息成為可能;與此同時,從混雜著
氣象信息的回波圖像中提取鳥情信息的算法也取得突破. 此
外,現(xiàn)代雷達鳥情探測系統(tǒng)還具有后臺數(shù)據(jù)處理的能力,通過
數(shù)據(jù)挖掘的算法,研究鳥類活動的規(guī)律,用于預(yù)測鳥情,防范
鳥擊. 下面將概述雷達鳥情探測系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀.
21211 　BIRDTAM系統(tǒng)
20 世紀60 年代到70 年代,歐洲利用鳥類雷達探測技術(shù)
開發(fā)了BIRDTAM系統(tǒng),提供近似實時的鳥情觀測,發(fā)布鳥擊
預(yù)警. 然而,當時用于鳥類探測的雷達技術(shù)是有限的,在量化
方面留下了大量的手工作業(yè). 20 世紀90 年代,德國軍用地球
物理實驗室開發(fā)的雷達鳥情探測系統(tǒng)中延續(xù)了BIRDTAM 的
名字,該系統(tǒng)被廣泛用來觀察鳥類遷徙,給出實時鳥擊警告.
獲取的鳥情資料已經(jīng)提供給德國航空業(yè)和周邊國家應(yīng)用[4 ] .
21212 　鳥類危險咨詢系統(tǒng)( AHAS) [5 ]
1998 年秋,Geo2Marine 公司鳥類研究實驗室在美國空戰(zhàn)
　
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