一種基于毫米波雷達(dá)組網(wǎng)的昆蟲探測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種昆蟲探測系統(tǒng)，特別是一種基于毫米波雷達(dá)組網(wǎng)的昆蟲探測系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 工作頻率在30GHz-300GHz，相對的波長在Imm?IOmm范圍內(nèi)的雷達(dá)，稱為毫米波 雷達(dá)。毫米波與微波幾乎具有同樣的悠久歷史，但它的應(yīng)用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如微波那樣廣泛。限制 毫米波應(yīng)用的主要原因是大氣傳輸損耗大。眾所周知，電磁波的大氣傳輸特性，對雷達(dá)的效 能有著極其重要的影響。毫米波在晴空大氣中的傳輸損耗機制，主要是由大氣中的氧分子 和水汽分子的吸收作用造成。傳輸損耗的數(shù)值，隨著頻率的增高而加大。但是，觀測的結(jié)果 表明，存在著幾個大氣"窗口"。"窗口"的中心頻率稱為"窗口 "頻率。毫米波的"窗口 "頻率 主要有35GHz，94GHz，140GHz和220GHz。在"窗口"頻段內(nèi)的傳輸損耗較小。另一方面，和 大氣"窗口"相對應(yīng)的是幾個大氣損耗的最大值，其頻率是22GHz，60GHz，118GHz和183GHz。
[0003] 另一方面，功率源等關(guān)鍵性器件的發(fā)展也不如微波那樣快。在目前，除了幾種 35GHz的雷達(dá)已投入應(yīng)用外，在其他波長上的毫米波雷達(dá)，仍處于樣機研制和系統(tǒng)試驗的階 段。但是，在最近的幾年中，毫米波技術(shù)有了突破性發(fā)展，已進(jìn)入了比較成熟的階段，到目前 為止，頻率低于140GHz的毫米波系統(tǒng)的主要器件，已趨于完備。由此可以預(yù)料，在近幾年 中，毫米波技術(shù)的發(fā)展方向，一是系統(tǒng)的應(yīng)用，二是向更高的頻段發(fā)展。因此，工作頻率高于 35GHz的毫米波雷達(dá)，定會相繼而出，為科學(xué)研宄工作提供更加有準(zhǔn)備的新工具。
[0004] 和普通的微波雷達(dá)相比較，毫米波雷達(dá)的主要優(yōu)點有： 用較小的天線尺寸可以獲得較小的波束寬度，得到較高的角分辨力； 信號的頻帶寬度大，可以實現(xiàn)窄脈沖調(diào)制，因而具有足夠高的距離分辨力，抗干擾性能 也好； 毫米波的散射特性對目標(biāo)的細(xì)微結(jié)構(gòu)比較敏感，可以提高對目標(biāo)的微物理過程的認(rèn) 識。
[0005] 毫米波掃描昆蟲雷達(dá)不僅可以跟蹤至小型昆蟲的飛行高度，并且掃描空間范圍 廣，再現(xiàn)了不同空間層昆蟲分布的真實反映。對小型昆蟲的迀飛觀測具有無與倫比的優(yōu)勢， 在小型昆蟲的研宄中將發(fā)揮重要的作用，也將從更深層面上揭開小型昆蟲迀飛的"面紗"。
[0006] 昆蟲雷達(dá)特別是毫米波昆蟲雷達(dá)在農(nóng)業(yè)方面發(fā)揮著越來越重要的作用，主要表現(xiàn) 在以下方面。 不可或缺的先進(jìn)探測工具； 二、 監(jiān)測害蟲群動態(tài)，探測迀飛規(guī)律性； 三、 全天候大范圍預(yù)警迀飛性害蟲爆發(fā)； 四、 減少農(nóng)作物損失，提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)。
[0007] 昆蟲雷達(dá)在揭示農(nóng)業(yè)重大流行性病害、迀飛擴散性害蟲成災(zāi)機制與暴發(fā)危害上能 提供早期監(jiān)測和預(yù)警措施，提升對生物災(zāi)害的可預(yù)見性，增強我國防御農(nóng)業(yè)病蟲災(zāi)害的監(jiān) 控能力，提高我國農(nóng)作物生物災(zāi)害的監(jiān)測手段和預(yù)測預(yù)報技術(shù)水平，減少農(nóng)作物損失，提高 糧食產(chǎn)量，具有不可或缺的優(yōu)勢。
[0008] 昆蟲的遠(yuǎn)距離迀飛導(dǎo)致某些地區(qū)害蟲的發(fā)生呈現(xiàn)突發(fā)性和暴發(fā)性，造成作物的嚴(yán) 重?fù)p失，許多典型的迀飛昆蟲都是重要的農(nóng)業(yè)害蟲。如非洲的沙漠蝗、澳大利亞疫蝗和中國 的東亞飛蝗，都是臭名昭著的具有大區(qū)域暴發(fā)性和毀滅性的迀飛性害蟲。中國地處東亞季 風(fēng)區(qū)，特殊的地理氣候條件使中國農(nóng)作物的主要幾大害蟲都是南北往返迀飛數(shù)千公里，屢 屢"小蟲成大災(zāi)"。如2003年以來，稻縱卷葉螟特大發(fā)生。2005-2006年褐飛虱特大發(fā)生、 2007年稻縱卷葉螟特大發(fā)生，對我國的水稻生產(chǎn)造成了極大威脅，并逐年積累己形成了巨 大的蟲源基數(shù)。目前，迀飛性害蟲的頻繁發(fā)生和大面積的暴發(fā)，已成為影響我國糧食產(chǎn)量和 品質(zhì)的主要因素之一。
[0009] 目前我國只有一臺毫米波掃描昆蟲雷達(dá)來監(jiān)測害蟲的迀飛，作為全國大范圍發(fā)生 的害蟲，在我國的迀飛擴展區(qū)域廣大，需要各區(qū)域的協(xié)作來完成對其預(yù)警體系的建立，以發(fā) 揮毫米波掃描昆蟲在監(jiān)測迀飛性昆蟲的優(yōu)勢，促進(jìn)昆蟲雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)行雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng) 的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于毫米波雷達(dá)組網(wǎng)的昆蟲探 測系統(tǒng)，昆蟲探測系統(tǒng)內(nèi)固定式探測工作站和移動式探測工作站均與監(jiān)控中心實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互 連，多部雷達(dá)可通過數(shù)據(jù)中心調(diào)用任意一部雷達(dá)信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)控制中心的雷達(dá) 調(diào)度和有效觀測，雷達(dá)可預(yù)置掃描模式，定時開關(guān)機功能，實現(xiàn)無人值守，全天候不間斷運 行，通過雷達(dá)組網(wǎng)，可預(yù)警害蟲迀飛方向，合理調(diào)動移動式雷達(dá)和固定式雷達(dá)全程監(jiān)測迀飛 性害蟲。
[0011] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于毫米波雷達(dá)組網(wǎng)的昆蟲探 測系統(tǒng)，它包括監(jiān)控中心、固定式探測工作站和移動式探測工作站，固定式探測工作站包括 雷達(dá)和固定式雷達(dá)終端計算機，固定式雷達(dá)終端計算機與雷達(dá)通過局域網(wǎng)實現(xiàn)本地控制或 者遠(yuǎn)程遙控； 移動式探測工作站包括雷達(dá)和移動式雷達(dá)終端計算機，移動式雷達(dá)終端計算機與雷達(dá) 通過局域網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和本地控制；固定式探測工作站和移動式探測工作站通過通信網(wǎng) 絡(luò)與監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0012] 所述的固定式探測工作站和移動式探測工作站的雷達(dá)包括天饋線系統(tǒng)、交流伺服 系統(tǒng)、磁控管發(fā)射機、中頻接收機、數(shù)字中頻信號處理器、監(jiān)測控制系統(tǒng)和終端系統(tǒng)；所屬的 交流伺服系統(tǒng)控制天饋線系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，磁控管發(fā)射機發(fā)射信號，經(jīng)天饋線系統(tǒng)接收至中頻接 收機，送至信號處理器處理，處理完畢送終端系統(tǒng)顯示，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測上述各系統(tǒng)狀態(tài)并對 其進(jìn)行控制。
[0013] 所述的天饋線系統(tǒng)包括天線、連接波導(dǎo)、環(huán)行器、定向耦合器、放電管和激勵器，磁 控管發(fā)射機提供的信號經(jīng)饋線系統(tǒng)傳給天線發(fā)射出去；天線接收到的反射雷達(dá)波經(jīng)饋線傳 遞到中頻接收機。
[0014] 所述的磁控管發(fā)射機為自激振蕩式發(fā)射機，它包括磁控管、風(fēng)冷裝置、串聯(lián)調(diào)制 器、觸發(fā)控保電路、儲能電容和高壓開關(guān)電源，觸發(fā)控保電路提供驅(qū)動脈沖，在驅(qū)動脈沖作 用下，串聯(lián)調(diào)制器中的各串聯(lián)開關(guān)同時接通或關(guān)斷，將儲能電容上儲存的高壓能量送至磁 控管陰極上，使其獲得所需的陰極調(diào)制脈沖，磁控管輸出雷達(dá)波脈沖信號，風(fēng)冷裝置用于對 磁控管進(jìn)行冷卻。
[0015] 所述的中頻接收機采用中頻相參體制，二次變頻的中頻接收處理方式，它包括切 換開關(guān)、低噪聲放大器、帶通濾波器、第一混頻器、第二混頻器、數(shù)控本振源；天線傳輸?shù)睦?達(dá)回波信號經(jīng)過低噪聲放大器放大后由帶通濾波器進(jìn)行濾波處理，經(jīng)濾波后的雷達(dá)波信號 由第一混頻器將其與數(shù)控本振源產(chǎn)生的第一本振進(jìn)行混頻，混頻后的信號再由第二混頻器 將其與數(shù)控本振源產(chǎn)生的第二本振進(jìn)行混頻，經(jīng)兩次混頻后的信號傳輸?shù)叫盘柼幚砥鬟M(jìn)行 處理；信號處理器根據(jù)接收到的混頻后的信號對數(shù)控本振源進(jìn)行頻率控制；切換開關(guān)實現(xiàn) 回波和主波之間的控制。
[0016] 所述的數(shù)字中頻信號處理器將接收機送來的中頻信號經(jīng)過數(shù)字處理，最后送至終 端系統(tǒng)。
[0017] 所述的交流伺服系統(tǒng)包括天線方位伺服系統(tǒng)和天線俯仰伺服系統(tǒng)；所述的天線方 位伺服系統(tǒng)包括方位電機驅(qū)動器、方位執(zhí)行電機、方位減速器、方位旋轉(zhuǎn)變壓器，方位電機 驅(qū)動器驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，通過方位減速器傳遞動力促使天線方位轉(zhuǎn)動，方位旋轉(zhuǎn)變壓器將方 位角碼變換后送出。
[0018] 所述的天線俯仰伺服系統(tǒng)包括俯仰電機驅(qū)動器、俯仰執(zhí)行電機、俯仰減速器、俯仰 旋轉(zhuǎn)變壓器，俯仰電機驅(qū)動器驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，通過俯仰減速器傳遞動力促使天線俯仰轉(zhuǎn)動， 俯仰旋轉(zhuǎn)變壓器將俯仰角碼變換后送出。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種基于毫米波雷達(dá)組網(wǎng)的昆蟲探測系統(tǒng)， 昆蟲探測系統(tǒng)內(nèi)固定式探測工作站和移動式探測工作站均與監(jiān)控中心實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，多部 雷達(dá)可通過數(shù)據(jù)中心調(diào)用任意一部雷達(dá)信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)控制中心的雷達(dá)調(diào)度和 有效觀測，雷達(dá)可預(yù)置掃描模式，定時開關(guān)機功能，實現(xiàn)無人值守，全天候不間斷運行，通過 雷達(dá)組網(wǎng)，可預(yù)警害蟲迀飛方向，合理調(diào)動移動式雷達(dá)和固定式雷達(dá)全程監(jiān)測迀飛性害蟲。
【附圖說明】
[0020] 圖1為雷達(dá)組網(wǎng)框圖； 圖2為雷達(dá)整機框圖； 圖3為天饋線系統(tǒng)框圖； 圖4為磁控管發(fā)射機框圖； 圖5為中頻接收機框圖； 圖6為交流伺服系統(tǒng)框圖； 圖7為監(jiān)測控制系統(tǒng)