调频昆虫监测雷达系统的研制

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根据农业部948项目“迁飞性害虫的长期监测与灾变预警参数自动采集的IMR技术”的需要,为解决150米高度以下的昆虫雷达监测,本着长期低成本使用目标,研制了采用固态发射机的调频体制昆虫监测雷达。 本文第一章介绍了雷达昆虫学相关的背景知识,并列举了在雷达昆虫学研究范围内目前已应用的雷达系统,昆虫的雷达回波特点,国内外的昆虫雷达研究的现状和进展,以及本课题的目的和意义。 第二章从一般雷达的总体结构入手,介绍了昆虫雷达系统的工作原理,以及昆虫雷达测量昆虫信息的基本方法,并在计算机上进行了仿真试验。 第三章介绍了几种固态发射机的发射波形,并对其进行了计算机仿真,分析了各自的特点,其仿真结果作为昆虫雷达发射波形设计的依据。 第四章介绍了利用计算机仿真工具分析了调频昆虫监测雷达所需要的技术指标。以此为依据设计了昆虫监测雷达的总体结构。采用直接数字合成(DDS)技术实现发射信号的波形生成;采用温度、湿度传感器和单片机技术实现对发射机的环境监测,并控制风冷装置进行温度调节,同时监测发射机的状态;对调频昆虫雷达的接收机工作参数、指标以及基本结构进行了分析;设计了天线结构和伺服驱动来实现反演昆虫信息所需要的雷达天线的扫描方式。接着对调频昆虫监测雷达的信号采集与预处理、昆虫信息提取的硬件实现和软件工程实现进行了介绍。在硬件上,利用高速A/D、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等现代电子技术实现了昆虫雷达信号处理器;在软件方面,采用面向对象的编程技术和现代虚拟仪器的可视化编程技术设计了雷达控制、状态监测以及昆虫信息提取数据处理软件。利用网络技术,建立了昆虫监测雷达的远程操作和控制。该章最后介绍了昆虫监测雷达在无人值守时工作流程的自动控制器。 第五章介绍了调频昆虫监测雷达样机的初步外场试验情况,结果表明可以探测低高度的昆虫目标。 第六章总结了本项目的研究内容、结果和存在的问题。提出了下一步要进行的研究工作。同时对该领域未来的发展作出了展望,并总结了本文的创新点。
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