一种基于多波段散射测量的昆虫体长-质量联合测量方法

摘要

本发明公开了一种基于多波段散射测量的昆虫体长‑质量联合测量方法，该方法可以同时测得昆虫的体长和质量，该方法所能覆盖的昆虫尺寸范围与传统的昆虫雷达体型参数反演方法相比大大增加，因此也增强了昆虫雷达对昆虫种类识别的能力。

主权项

一种基于多波段散射测量的昆虫体长‑质量联合测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，多波段RCS数据获取：采用多波段雷达系统探测待测昆虫，获得N个频点的散射信号，其中，每个波段的频点数不小于10个；各频点对应的对数频率为dBf_n＝10log₁₀(f_n)，f_n为第n个频点的频率值，n＝1～N；针对第n个频点，获得待测昆虫对应的全极化散射矩阵：其中,为水平极化分量，为垂直极化分量，和为交叉极化分量；将该雷达全极化散射矩阵S_n，代入下式中：${\sigma }_{max}\left({\mathrm{dBf}}_n\right)={\left|\frac{1}{2}\left(\right|S_{hh}^n+S_{vv}^n|+\sqrt{{\left|S_{hh}^n-S_{vv}^n\right|}^2+4\left|S_{vh}^n\right|})\right|}^2$得到第n个频点的RCS最大值的测量数据σ_max(dBf_n)；遍历N个频率点，得到各频率点对应的RCS最大值的测量数据，将各频率点对应的对数频率作为横坐标，将RCS最大值的测量数据作为纵坐标，形成测量数据曲线图；再基于该测量数据曲线图得到对数频率dBf与RCS最大值的测量数据的幂函数关系：σ_max＝α(dBf‑dBf₀)^β+σ₀；其中，dBf₀表示曲线图中峰值拐点的横坐标，σ₀为峰值拐点的纵坐标，即为RCS最大值的测量数据；α和β为决定幂函数曲线陡峭程度的参数；步骤二，基于最小二乘意义的搜索获得对峰值拐点参数dBf₀和σ₀的估计值和具体为：1)、选取所述步骤一的测量数据曲线图中峰值拐点的窗口内的RCS测量数据σ_max(dBf_m),m＝N_s～N_e,N_s≥1,N_e≤N；2)、分别设定α、β、dBf₀和σ₀的遍历搜索区间和遍历搜索间隔；3)、选取α、β、dBf₀和σ₀在各自搜索区间范围内的一组参数，代入所述幂函数关系式中，得到其中一个频率点上的计算值，将该计算值与步骤一获得的对应频率点的测量值相减，得到误差值；遍历所述窗口内所有频率点，得到各个频率点对应的误差值，最后，对所有误差值求和；4)、按照设定的搜索间隔，在各自的搜索区间内不断更换参数α、β、dBf₀和σ₀，得到对应的误差值的和值，选取使误差值的和值最小时对应的一组参数作为第一峰值拐点参数的估计结果：步骤三，体长和质量反演：将对第一拐点处对数频率的估计结果中的dBf₀的估计值转换为对波长的估计${\hat{\lambda }}_0=c/\left({10}^{d\hat{B}{f}_0/10}\right)$将估计结果直接代入下式中：l＝0.521λ₀+4.7492；得到对昆虫体长的估计同时，将估计结果中的σ₀的估计值代入下式中：$\hat{m}={10}^{0.125\widehat{{\sigma }_0}+6.69}$获得对昆虫质量的估计