CN108254747A - 一种基于雷达的鸟群监测方法 - Google Patents

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    • G01S7/415—Identification of targets based on measurements of movement associated with the target

Abstract

一种基于雷达的鸟群监测方法，包括雷达扫描运动目标、运动目标识别、视频监拍、视频图像的终端显示等步骤。完成对鸟群的监测；对鸟群的识别采取背景差分、噪声抑制、目标信息提取、坐标融合等一系列处理，目标锁定精准且便于直观读取。本发明通过设置全相参的连续波体制雷达，可以用来发现、监视、跟踪、测量低空鸟群目标，并能够将这些目标的运动信息按照规定的格式传输上报给有关部门，以便随时掌握监控区域内运动目标的实时相关信息。

Description

一种基于雷达的鸟群监测方法
技术领域
本发明涉及一种基于雷达的鸟群监测方法，属电力线路驱鸟技术领域。
背景技术
目前，电网公司主要通过人工巡视的方法来监测输电线路杆塔及周边鸟类活动情况。然而，人工巡视效率低，并且不能及时发现输电线路杆塔上的鸟类筑巢活动，况且对于偏远地区进行人工巡视更是费时费力，也无法及时发布观测信息并进行预警。以上这种低效率的人工巡视方式因不能有效地监测输电线路通道的鸟类活动，致使电力系统发生了多次涉鸟故障。
因此，为了有效监测输电线路走廊鸟类活动情况，有必要发明一种基于雷达的鸟群监测方法，及时发现鸟类活动，并通过长期观察总结鸟类活动规律，以便采取相关措施，保障电网安全。
发明内容
本发明的目的是，为了提高输电线路防鸟害的效率，利用物理学中的多普勒效应，提出一种基于雷达的鸟群监测方法。
实现本发明的技术方案是：一种基于雷达的鸟群监测方法，所述方法包括：
（1）开启雷达系统，频率合成器在基准信号源的作用下产生线性调频信号，并通过正交解调和倍频，生成所需频段的线性调频信号，该线性调频信号一路经过多级放大后由发射天线发射出去，另一路耦合到混频器作为本振信号；
（2）高频电磁波遇到目标后会反射回接收天线，经低噪声放大后输出到混频器，混频出差拍信号，然后经低通特性滤波和放大后送数字信号处理，在同步和采样信号的作用下，数字信号处理完成对差拍信号的采样、二维FFT、动态目标检测动作；
（3）对采集的信号进行目标识别，通过鸟类目标识别算法发现、监测、跟踪低空鸟群；通过采集的图像和视频信号分析鸟群运动趋势，如果鸟群运动趋势为靠近指定区域，并且距离达到阈值时，启动视频监测设备进行监测；
（4）根据雷达回波的俯仰角、方位角及径向距离等数据实时调整视频监测设备角度和方向，采集图像和视频信息；将雷达回波数据以平面显示器或偏心方式进行显示，同时显示视频监测设备采集的图像和视频信息。
所述鸟类目标识别包括以下步骤：
（1）背景差分：利用主成分分析方法构造背景图像, 每幅雷达图像均包含背景和运动目标，视频监测装置定时采集背景图像，利用平均值法将前若干帧图像叠加取平均值, 获得实时的探鸟雷达图像；
（2）噪声抑制：将经过背景差分的探鸟雷达图像进行噪声抑制，滤除以边缘杂波为主的噪声；噪声抑制包括中值滤波、阈值分割和形态学处理算法；
（3）目标信息提取：经背景差分及噪声抑制后的探鸟雷达图像中, 相互联结的高亮区域的集合构成限于当前分辨能力的飞鸟目标，通过区域标记和区域面积测量, 提取出飞鸟目标中心坐标和大小信息；
（4）坐标融合：经区域标记获取二值图像，每个像素的值为区域标号，采用八连通区域提取算法，标识所有不连通的目标区域；将二值图像的直角坐标转化为极坐标, 并将其与人工绘制的坐标系相融合, 图像中心定义为极点, 极轴水平向右, 取逆时针为正方向，以便观测人员读取。
所述雷达系统采用全相参连续波体制雷达，包括天线模块、收发模块、驱动模块和信号处理模块；
所述天线模块，由发射天线和接收天线组成；发射天线和接收天线上下叠放，分别用于发射和接收高频电磁波；
所述收发模块，由发射机、接收机和频率合成器组成；频率合成器用于产生相参高频振荡连续波信号和系统同步信号，同时产生用于数字信号处理的采样信号；发射机用于放大连续波信号并发送至发射天线；接收机通过接收天线接收高频回波信号并混频为差拍信号；
所述驱动模块，包括驱动电机、减速机构和编码器，减速机构通过联轴器与驱动电机固定连接，编码器通过轴销与驱动电机固定连接；
所述信号处理模块，采集并处理接收机混频后的差拍信号。
本发明的基本原理为，雷达测速利用物理学中的多普勒原理。测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度（距离变化率）。
本发明的有益效果是，本发明通过设置全相参的连续波体制雷达，可以用来发现、监视、跟踪、测量低空鸟群目标，并能够将这些目标的运动信息按照规定的格式传输上报给有关部门，以便随时掌握监控区域内运动目标的实时相关信息。
附图说明
图1为雷达与视频联动的监测鸟群方法流程图；
图2为雷达系统的结构框图；
图3为鸟类目标识别算法流程图；
图中，1是频率合成器，2是正交解调和倍频，3是收发天线，31是发射天线，32是接收天线，4是混频器，5是数字信号处理。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图所示。
如图1所示，本实施例一种基于雷达的鸟群监测方法包括：
（1）开启雷达系统，频率合成器在基准信号源的作用下产生线性调频信号，并通过正交解调和倍频2，生成所需频段的线性调频信号，该线性调频信号一路经过多级放大后由发射天线发射出去，另一路耦合到混频器作为本振信号。
（2）高频电磁波遇到目标后会反射回接收天线，经低噪声放大后输出到混频器，混频出差拍信号，然后经低通特性滤波和放大后送数字信号处理5，在同步和采样信号的作用下，数字信号处理完成对差拍信号的采样、二维FFT、动态目标检测动作。
（3）对采集的信号进行目标识别，通过鸟类目标识别算法发现、监测、跟踪低空鸟群；通过采集的图像和视频信号分析鸟群运动趋势，如果鸟群运动趋势为靠近指定区域，并且距离达到阈值时，启动视频监测设备进行监测。
（4）根据雷达回波的俯仰角、方位角及径向距离等数据实时调整视频监测设备角度和方向，采集图像和视频信息；将雷达回波数据以平面显示器或偏心方式进行显示，同时显示视频监测设备采集的图像和视频信息。
如图2所示，为本发明雷达系统结构框图。
所述雷达系统采用全相参连续波体制雷达，包括天线模块、收发模块、驱动模块和信号处理模块。
所述天线模块，由发射天线31和接收天线32组成；发射天线31和接收天线32上下叠放，分别用于发射和接收高频电磁波。
所述收发模块，由发射机、接收机和频率合成器1组成；频率合成器用于产生相参高频振荡连续波信号和系统同步信号，同时产生用于数字信号处理的采样信号；发射机用于放大连续波信号并发送至发射天线；接收机通过接收天线接收高频回波信号并混频器（4）混频为差拍信号。
所述驱动模块，包括驱动电机、减速机构和编码器，减速机构通过联轴器与驱动电机固定连接，编码器通过轴销与驱动电机固定连接。
所述信号处理模块，采集并处理接收机混频后的差拍信号。
图3为鸟类目标识别算法流程图，本实施例鸟类目标识别包括以下步骤：
（1）背景差分：利用主成分分析方法构造背景图像, 每幅雷达图像均包含背景和运动目标，视频监测装置定时采集背景图像，利用平均值法将前若干帧图像叠加取平均值, 获得实时的探鸟雷达图像。
（2）噪声抑制：将经过背景差分的探鸟雷达图像进行噪声抑制，滤除以边缘杂波为主的噪声；噪声抑制包括中值滤波、阈值分割和形态学处理算法。
（3）目标信息提取：经背景差分及噪声抑制后的探鸟雷达图像中, 相互联结的高亮区域的集合构成限于当前分辨能力的飞鸟目标，通过区域标记和区域面积测量, 提取出飞鸟目标中心坐标和大小信息。
（4）坐标融合：经区域标记获取二值图像，每个像素的值为区域标号，采用八连通区域提取算法，标识所有不连通的目标区域；将二值图像的直角坐标转化为极坐标, 并将其与人工绘制的坐标系相融合, 图像中心定义为极点, 极轴水平向右, 取逆时针为正方向，以便观测人员读取。

Claims (3)

1.一种基于雷达的鸟群监测方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）开启雷达系统，频率合成器在基准信号源的作用下产生线性调频信号，并通过正交解调和倍频，生成所需频段的线性调频信号，该线性调频信号一路经过多级放大后由发射天线发射出去，另一路耦合到混频器作为本振信号；
（2）高频电磁波遇到目标后会反射回接收天线，经低噪声放大后输出到混频器，混频出差拍信号，然后经低通特性滤波和放大后送数字信号处理，在同步和采样信号的作用下，数字信号处理完成对差拍信号的采样、二维FFT、动态目标检测动作；
（3）对采集的信号进行目标识别，通过鸟类目标识别算法发现、监测、跟踪低空鸟群；通过采集的图像和视频信号分析鸟群运动趋势，如果鸟群运动趋势为靠近指定区域，并且距离达到阈值时，启动视频监测设备进行监测；
（4）根据雷达回波的俯仰角、方位角及径向距离等数据实时调整视频监测设备角度和方向，采集图像和视频信息；将雷达回波数据以平面显示器或偏心方式进行显示，同时显示视频监测设备采集的图像和视频信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于雷达的鸟群监测方法，其特征在于，所述鸟类目标识别包括以下步骤：
（1）背景差分：利用主成分分析方法构造背景图像, 每幅雷达图像均包含背景和运动目标，视频监测装置定时采集背景图像，利用平均值法将前若干帧图像叠加取平均值, 获得实时的探鸟雷达图像；
（2）噪声抑制：将经过背景差分的探鸟雷达图像进行噪声抑制，滤除以边缘杂波为主的噪声；噪声抑制包括中值滤波、阈值分割和形态学处理算法；
（3）目标信息提取：经背景差分及噪声抑制后的探鸟雷达图像中, 相互联结的高亮区域的集合构成限于当前分辨能力的飞鸟目标，通过区域标记和区域面积测量, 提取出飞鸟目标中心坐标和大小信息；
（4）坐标融合：经区域标记获取二值图像，每个像素的值为区域标号，采用八连通区域提取算法，标识所有不连通的目标区域；将二值图像的直角坐标转化为极坐标, 并将其与人工绘制的坐标系相融合, 图像中心定义为极点, 极轴水平向右, 取逆时针为正方向，以便观测人员读取。
3.根据权利要求1所述的一种基于雷达的鸟群监测方法，其特征在于，所述雷达系统采用全相参连续波体制雷达，包括天线模块、收发模块、驱动模块和信号处理模块；
所述天线模块，由发射天线和接收天线组成；发射天线和接收天线上下叠放，分别用于发射和接收高频电磁波；
所述收发模块，由发射机、接收机和频率合成器组成；频率合成器用于产生相参高频振荡连续波信号和系统同步信号，同时产生用于数字信号处理的采样信号；发射机用于放大连续波信号并发送至发射天线；接收机通过接收天线接收高频回波信号并混频为差拍信号；
所述驱动模块，包括驱动电机、减速机构和编码器，减速机构通过联轴器与驱动电机固定连接，编码器通过轴销与驱动电机固定连接；
所述信号处理模块，采集并处理接收机混频后的差拍信号。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109343050A (zh) * 2018-11-05 2019-02-15 浙江大华技术股份有限公司 一种雷达视频监测方法及装置
CN109493366A (zh) * 2018-10-19 2019-03-19 上海鹰觉科技有限公司 基于探鸟雷达图像的背景建模方法、系统及介质
CN110555460A (zh) * 2019-07-31 2019-12-10 国网江苏省电力有限公司 一种基于图像切片的移动端输电线路鸟类检测方法
CN110687530A (zh) * 2019-09-18 2020-01-14 上海广电通信技术有限公司 微型安防雷达监控系统
CN111158014A (zh) * 2019-12-30 2020-05-15 华通科技有限公司 多雷达综合探鸟系统
CN112273366A (zh) * 2020-10-28 2021-01-29 玉林市农业科学院(广西农业科学院玉林分院) 水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法及系统
CN112285668A (zh) * 2020-12-29 2021-01-29 南京华格信息技术有限公司 一种基于探鸟雷达的机场鸟类检测方法
CN113468947A (zh) * 2021-04-16 2021-10-01 中国民航科学技术研究院 一种多雷达站鸟情信息融合以及成像方法
CN116148862A (zh) * 2023-01-16 2023-05-23 无锡市雷华科技有限公司 一种探鸟雷达飞鸟综合预警评估方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995008126A1 (en) * 1993-09-14 1995-03-23 Yoco Pty. Ltd. Movement detection
CN101038340A (zh) * 2007-02-02 2007-09-19 宁焕生 探鸟雷达系统软件设计方案
CN101414006A (zh) * 2008-11-28 2009-04-22 北京航空航天大学 一种基于雷达图像的飞鸟目标识别与跟踪方法
CN105572670A (zh) * 2015-12-11 2016-05-11 无锡市雷华科技有限公司 一种飞鸟探测雷达系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995008126A1 (en) * 1993-09-14 1995-03-23 Yoco Pty. Ltd. Movement detection
CN101038340A (zh) * 2007-02-02 2007-09-19 宁焕生 探鸟雷达系统软件设计方案
CN101414006A (zh) * 2008-11-28 2009-04-22 北京航空航天大学 一种基于雷达图像的飞鸟目标识别与跟踪方法
CN105572670A (zh) * 2015-12-11 2016-05-11 无锡市雷华科技有限公司 一种飞鸟探测雷达系统

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109493366A (zh) * 2018-10-19 2019-03-19 上海鹰觉科技有限公司 基于探鸟雷达图像的背景建模方法、系统及介质
CN109343050A (zh) * 2018-11-05 2019-02-15 浙江大华技术股份有限公司 一种雷达视频监测方法及装置
CN109343050B (zh) * 2018-11-05 2021-08-27 浙江大华技术股份有限公司 一种雷达视频监测方法及装置
CN110555460A (zh) * 2019-07-31 2019-12-10 国网江苏省电力有限公司 一种基于图像切片的移动端输电线路鸟类检测方法
CN110687530A (zh) * 2019-09-18 2020-01-14 上海广电通信技术有限公司 微型安防雷达监控系统
CN111158014B (zh) * 2019-12-30 2023-06-30 华通科技有限公司 多雷达综合探鸟系统
CN111158014A (zh) * 2019-12-30 2020-05-15 华通科技有限公司 多雷达综合探鸟系统
CN112273366A (zh) * 2020-10-28 2021-01-29 玉林市农业科学院(广西农业科学院玉林分院) 水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法及系统
CN112285668A (zh) * 2020-12-29 2021-01-29 南京华格信息技术有限公司 一种基于探鸟雷达的机场鸟类检测方法
CN113468947A (zh) * 2021-04-16 2021-10-01 中国民航科学技术研究院 一种多雷达站鸟情信息融合以及成像方法
CN113468947B (zh) * 2021-04-16 2023-07-18 中国民航科学技术研究院 一种多雷达站鸟情信息融合以及成像方法
CN116148862A (zh) * 2023-01-16 2023-05-23 无锡市雷华科技有限公司 一种探鸟雷达飞鸟综合预警评估方法
CN116148862B (zh) * 2023-01-16 2024-04-02 无锡市雷华科技有限公司 一种探鸟雷达飞鸟综合预警评估方法

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