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基于探鸟雷达的机场周边鸟类目标数量估计

陈唯实 黄毅峰 卢贤锋 张洁 陈小龙

陈唯实, 黄毅峰, 卢贤锋, 等 . 基于探鸟雷达的机场周边鸟类目标数量估计[J]. 北京航空航天大学学报, 2021, 47(8): 1533-1542. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0278
引用本文: 陈唯实, 黄毅峰, 卢贤锋, 等 . 基于探鸟雷达的机场周边鸟类目标数量估计[J]. 北京航空航天大学学报, 2021, 47(8): 1533-1542. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0278
CHEN Weishi, HUANG Yifeng, LU Xianfeng, et al. Estimating number of birds around airport based on avian radar[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2021, 47(8): 1533-1542. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0278(in Chinese)
Citation: CHEN Weishi, HUANG Yifeng, LU Xianfeng, et al. Estimating number of birds around airport based on avian radar[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2021, 47(8): 1533-1542. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0278(in Chinese)

基于探鸟雷达的机场周边鸟类目标数量估计

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0278
基金项目: 

国家自然科学基金委员会-中国民航局民航联合研究基金 U1933135

国家自然科学基金委员会-中国民航局民航联合研究基金 U1633122

国家重点研发计划 2016YFC0800406

详细信息
    通讯作者:

    陈唯实, E-mail: chenwsh@mail.castc.org.cn

  • 中图分类号: TN959.1

Estimating number of birds around airport based on avian radar

Funds: 

National Natural Science Foundation of China (NSFC) and Civil Aviation Administration of China (CAAC) U1933135

National Natural Science Foundation of China (NSFC) and Civil Aviation Administration of China (CAAC) U1633122

National Key R & D Program of China 2016YFC0800406

More Information
  • 摘要:

    针对雷达探鸟中的飞鸟目标数量统计问题,提出了一种多目标航迹自动起始跟踪算法,实现了对机场周边鸟类活动热点区域内鸟类目标数量的统计分析。通过数据关联估计量测与所有可能事件的关联概率,包括目标的新生、延续和消亡,以及杂波的剔除,并通过卡尔曼滤波与平滑方法给出每个目标的平滑轨迹,实现了对目标的全生命周期管理。仿真结果表明:所提算法能很好地实现杂波环境中的多目标航迹自动起始跟踪,正确估计每个目标的起始和消亡时间,统计目标数量的变化情况,且在目标起始的及时性方面明显优于传统的逻辑法。将所提算法应用于机场探鸟雷达实测数据,估计机场周边鸟类数量,可指导机场开展有针对性的鸟击防范工作。

     

  • 图 1  典型的双天线机场探鸟雷达系统

    Figure 1.  Typical airport avian radar system with dual antennas

    图 2  多目标航迹自动起始跟踪算法流程

    Figure 2.  Flowchart of multi-target automatic initiation and tracking algorithm

    图 3  无延迟起始的目标跟踪起始仿真数据

    Figure 3.  Simulation data of target tracking initiation without initiation delay

    图 4  延迟起始的目标跟踪起始仿真数据

    Figure 4.  Simulation data of target tracking initiation with initiation delay

    图 5  不同杂波条件下的目标跟踪延迟周期

    Figure 5.  Target tracking delay period under different clutter conditions

    图 6  不同起始条件下的目标跟踪延迟周期

    Figure 6.  Target tracking delay period under different initiation conditions

    图 7  多目标跟踪仿真实验

    Figure 7.  Multi-target tracking simulation experiment

    图 8  目标数目估计

    Figure 8.  Target number estimation

    图 9  中国民航科学技术研究院探鸟雷达实验系统

    Figure 9.  CAST experimental avian radar system

    图 10  机场周边鸟类活动热点统计结果

    Figure 10.  Hot spot statistics of bird activities around airport

    图 11  鸟类飞行轨迹分布

    Figure 11.  Flight path distribution of birds

    图 12  鸟类数量估计

    Figure 12.  Bird number estimation

    表  1  目标航迹起始延迟周期平均值对比

    Table  1.   Comparison of delay periods of target path initiation

    λ 延迟周期平均值
    本文算法 逻辑法(3周期)
    0.1 0.004 4
    0.5 0.037 1
    1.0 0.248 5 3
    1.5 0.802 6
    2.0 1.858 3
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    表  2  鸟类目标数量估计结果

    Table  2.   Estimation results of bird target number

    序号 鸟类目标数量/只
    雷达数据 人工观测
    1 23 22
    2 22 22
    3 22 20
    4 24 24
    5 26 27
    6 25 26
    7 25 22
    8 27 27
    9 23 24
    10 25 22
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-17
  • 录用日期:  2020-07-25
  • 刊出日期:  2021-08-20

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