基于雷达技术的鸟探测应用研究软件部分
毕业设计（论文）中文毕业设计（论文）中文最近几年来，?国家不仅重视改善生态环境，而且还有全民参与的环境保护，导致了鸟种类和数目的骤增。另一个方面，各种口味的水果新品种层出不穷，?也使其对鸟类的诱惑力越来越大，?特别是露天的水果，?更加容易被鸟类偷食。因此鸟害问题已经严重威胁了果园的水果产量，?应当选用适当的方法去防治。本课题的目的是设计一个鸟的综合探测系统。该子课题主要研究基于雷达技术的鸟类探测与驱赶技术。根据子系统的功能要求，软件部分主要有系统初始化、雷达信号接收、信号分析与处理、控制信号输出及液晶显示，软件采用单片机C语言进行设计。关键词鸟探测，单片机，多普勒探测
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题的研究背景 1
1.3 本课题的发展趋势 2
1.4 本文将要研究的内容 3
2 雷达技术的鸟探测技术理论研究 3
2.1 多普勒效应 3
2.2 多普勒雷达系统的组成 4
2.3 雷达目标和杂波 5
2.4 雷达信号的处理 7
3 雷达技术的鸟探测软件模块设计 7
3.1 总体设计框图 7
3.2 STC89C51的接口功能 9
3.3 多普勒雷达探测模块 10
3.4 AD转换控制模块 10
3.5 485通信控制模块 12
3.6 液晶显示接口模块 14
3.7 数据存储模块 17
4 雷达探测软件控制流程 20
4.1 主程序控制流程 20
4.2 探测有鸟判断流程 21
4.3 恶劣天气探测判断 22
4.4 雷达波的采样 23
4.5 程序开发调试 24
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录A: 28
1 绪论
1.1 本课题的研究背景
目前使用的驱鸟方式基本是风轮式、电子式，超声波式的。风轮式驱鸟基本是依靠风能工作，同样局限性也很大，提供不了风能就无法运行了。声音驱鸟虽然好于上述方案，但是由于工作范围太广，容易 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
造成声音污染，打扰附件居民的休息。超声波式工作原理，就是发射超声波的输出频率在鸟听觉系统的范围内。但根据多种研究证明，不同鸟类有不同的敏感频率，单一频率工作还会加快鸟类的适应性。新驱鸟设备的持续更新，综合驱鸟和生态驱鸟也逐渐登上舞台，逐渐保证绿色驱鸟，暴力猎杀的方法应该被彻底淘汰了。驱鸟问题还有很多有待解决的问题，比如说，范围性、有效性、准确性和成本等一系列问题，这些都会是将来需要改善和进步的地方。
就目前而言，市场上有检测功能的驱鸟设备很是稀有，局限于设备的探测距离较短和鸟类体积较小不易被检测到等因素。本次设计产品可以较为理想的探测到动态的小目标，通过对频率的判定，排除杂波。
1.2 本课题的国内外现状
二十世纪六七十年代，科学家们通过对雷达探测技术的学习与研究， BIRDTAM系统诞生了，它可以即时反映鸟情的近似动态，有效的预防鸟击问题。但是当时的雷达技术毕竟有限，还有很多技术难关未能攻克。一直到1990年左右，新型的系统被再次研究出来，此次继续使用了上个系统的名字，探测系统被用于监测候鸟南飞等动态，便于即时进行鸟情预警，探测到的鸟类迁徙情况已被提供给欧洲了，对他们的航空业作用很是显著。二十世纪九十年代， AHAS现世了，用于监测美国48个州的鸟情状态。AHAS又绑定了美国气象雷达网，美国本土基本全部在监测范围内，探测目标生物的效果显著。由于传送出来的数据较为准确，便利了鸟情预警、航空飞行、保护候鸟等。美国和加拿大两个国家的技术已经非常先进了，最具代表性的是美国DeTect公司开发的梅兰系列和加拿大Sicom公司开发的苍鹰系列，欧美各类机场的运用已经普及。我国武汉一家公司就是努力研发出了自己的系统，已经在机场试运行。
现阶段，我国民航的鸟情探测方法相当局限，基本还是很原始的人工处理，但每每遇到目测困难的环境，恰巧又是鸟情预警的高发期，所以很迫切的需要一些技术手段来帮忙处理探测困难的问题。鸟探测雷达系统的优点是显而易见的，系统不会因为能见度和恶劣天气的问题而探测困难，可以24小时自行运转探测，相较于其他常规的探测方法，雷达系统速度快、灵敏度高、自动化、监测面积大，市场的发展前景相当广阔。中国民航总局也相当关注这个项目，早已经被认证是重点的科研项目。
运用多普勒探测原理的设计好很多好处，很大程度上提高了探测的精确度，增强了系统探测的敏捷性，在器件范围内，只要鸟在在器件范围内，都可以检测到。与此同时，系统工作无噪音，改变超声波特性，鸟类无法适应而自行离开，既能完成很好的驱鸟效果，对鸟儿也不会有伤害。另外一点也很重要，系统的使用寿命长，无需频繁维护，节约各种资源。
1.3 本课题的发展趋势
弱目标探测雷达，因为目标属性低慢小，所以这方面的探测雷达技术一直都是全球的关注点，现在对超小目标的探测，全球仅有美国DeTect公司和加拿大Sicom公司有先进的技术和优秀的产品，我国在此领域还未有建树。原理方面，先是多普勒雷达探测，再算法运算，从探测范围内分辨出弱目标，及时传输目标数据，准确预警，增强安全保障。
在复杂环境中成功检测目标，实现报警。普通检测雷达对山、海、树、建筑物等地物目标的排除，可以达到对传统的动目标进行检测的要求，成功显示目标在监测范围的某一位置，但是想要对低速小目标进行探测还是有很大难度的，因此低速小目标的探测技术被热衷应用于监测空域。
作为一项专业的探测技术，主要着重于两个方面：降低虚假报警和提高检测效率。想要探测到低速飞行的小目标，需要对反射回来的信号在算法中进行处理，这个时候提取算法结果就显得格外重要了。通过算法处理实现对低慢小物体的有效探测，同时降低虚假报警的几率到期待的范围。
低速小目标的检测过程中，如何排除地物及其他杂波干扰也是一项技术难点。杂波也是雷达波形图中重要一环，它可以影响雷达检测的结果和对目标的判别。对于目标的高速运动，可以找出信号与慢目标信号相比较，利用算法从回波信号到找出目标信息的时候将杂波去除，以达到系统目的。
以后的数年，将是我国民航建设突破技术关卡的重要阶段，中国民航会持续保持迅猛发展的势头，助力于民航强国。随之而来的就是鸟类影响民航安全飞行的问题愈演愈烈，诸多因素都会是民航飞行安全的不稳定因素航班量的快速增长，因此就要尽可能的加强民用机场的探测鸟情工作，需要更加高精尖的技术去支撑整个安全管理水平的提升。探鸟雷达可以解决很多监测过程中局限问题，不受限天气、时间、空间的限制，探鸟雷达的飞速发展也顺应了市场的规律。
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题的研究背景 1
1.3 本课题的发展趋势 2
1.4 本文将要研究的内容 3
2 雷达技术的鸟探测技术理论研究 3
2.1 多普勒效应 3
2.2 多普勒雷达系统的组成 4
2.3 雷达目标和杂波 5
2.4 雷达信号的处理 7
3 雷达技术的鸟探测软件模块设计 7
3.1 总体设计框图 7
3.2 STC89C51的接口功能 9
3.3 多普勒雷达探测模块 10
3.4 AD转换控制模块 10
3.5 485通信控制模块 12
3.6 液晶显示接口模块 14
3.7 数据存储模块 17
4 雷达探测软件控制流程 20
4.1 主程序控制流程 20
4.2 探测有鸟判断流程 21
4.3 恶劣天气探测判断 22
4.4 雷达波的采样 23
4.5 程序开发调试 24
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录A: 28
1 绪论
1.1 本课题的研究背景
目前使用的驱鸟方式基本是风轮式、电子式，超声波式的。风轮式驱鸟基本是依靠风能工作，同样局限性也很大，提供不了风能就无法运行了。声音驱鸟虽然好于上述方案，但是由于工作范围太广，容易 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
造成声音污染，打扰附件居民的休息。超声波式工作原理，就是发射超声波的输出频率在鸟听觉系统的范围内。但根据多种研究证明，不同鸟类有不同的敏感频率，单一频率工作还会加快鸟类的适应性。新驱鸟设备的持续更新，综合驱鸟和生态驱鸟也逐渐登上舞台，逐渐保证绿色驱鸟，暴力猎杀的方法应该被彻底淘汰了。驱鸟问题还有很多有待解决的问题，比如说，范围性、有效性、准确性和成本等一系列问题，这些都会是将来需要改善和进步的地方。
就目前而言，市场上有检测功能的驱鸟设备很是稀有，局限于设备的探测距离较短和鸟类体积较小不易被检测到等因素。本次设计产品可以较为理想的探测到动态的小目标，通过对频率的判定，排除杂波。
1.2 本课题的国内外现状
二十世纪六七十年代，科学家们通过对雷达探测技术的学习与研究， BIRDTAM系统诞生了，它可以即时反映鸟情的近似动态，有效的预防鸟击问题。但是当时的雷达技术毕竟有限，还有很多技术难关未能攻克。一直到1990年左右，新型的系统被再次研究出来，此次继续使用了上个系统的名字，探测系统被用于监测候鸟南飞等动态，便于即时进行鸟情预警，探测到的鸟类迁徙情况已被提供给欧洲了，对他们的航空业作用很是显著。二十世纪九十年代， AHAS现世了，用于监测美国48个州的鸟情状态。AHAS又绑定了美国气象雷达网，美国本土基本全部在监测范围内，探测目标生物的效果显著。由于传送出来的数据较为准确，便利了鸟情预警、航空飞行、保护候鸟等。美国和加拿大两个国家的技术已经非常先进了，最具代表性的是美国DeTect公司开发的梅兰系列和加拿大Sicom公司开发的苍鹰系列，欧美各类机场的运用已经普及。我国武汉一家公司就是努力研发出了自己的系统，已经在机场试运行。
现阶段，我国民航的鸟情探测方法相当局限，基本还是很原始的人工处理，但每每遇到目测困难的环境，恰巧又是鸟情预警的高发期，所以很迫切的需要一些技术手段来帮忙处理探测困难的问题。鸟探测雷达系统的优点是显而易见的，系统不会因为能见度和恶劣天气的问题而探测困难，可以24小时自行运转探测，相较于其他常规的探测方法，雷达系统速度快、灵敏度高、自动化、监测面积大，市场的发展前景相当广阔。中国民航总局也相当关注这个项目，早已经被认证是重点的科研项目。
运用多普勒探测原理的设计好很多好处，很大程度上提高了探测的精确度，增强了系统探测的敏捷性，在器件范围内，只要鸟在在器件范围内，都可以检测到。与此同时，系统工作无噪音，改变超声波特性，鸟类无法适应而自行离开，既能完成很好的驱鸟效果，对鸟儿也不会有伤害。另外一点也很重要，系统的使用寿命长，无需频繁维护，节约各种资源。
1.3 本课题的发展趋势
弱目标探测雷达，因为目标属性低慢小，所以这方面的探测雷达技术一直都是全球的关注点，现在对超小目标的探测，全球仅有美国DeTect公司和加拿大Sicom公司有先进的技术和优秀的产品，我国在此领域还未有建树。原理方面，先是多普勒雷达探测，再算法运算，从探测范围内分辨出弱目标，及时传输目标数据，准确预警，增强安全保障。
在复杂环境中成功检测目标，实现报警。普通检测雷达对山、海、树、建筑物等地物目标的排除，可以达到对传统的动目标进行检测的要求，成功显示目标在监测范围的某一位置，但是想要对低速小目标进行探测还是有很大难度的，因此低速小目标的探测技术被热衷应用于监测空域。
作为一项专业的探测技术，主要着重于两个方面：降低虚假报警和提高检测效率。想要探测到低速飞行的小目标，需要对反射回来的信号在算法中进行处理，这个时候提取算法结果就显得格外重要了。通过算法处理实现对低慢小物体的有效探测，同时降低虚假报警的几率到期待的范围。
低速小目标的检测过程中，如何排除地物及其他杂波干扰也是一项技术难点。杂波也是雷达波形图中重要一环，它可以影响雷达检测的结果和对目标的判别。对于目标的高速运动，可以找出信号与慢目标信号相比较，利用算法从回波信号到找出目标信息的时候将杂波去除，以达到系统目的。
以后的数年，将是我国民航建设突破技术关卡的重要阶段，中国民航会持续保持迅猛发展的势头，助力于民航强国。随之而来的就是鸟类影响民航安全飞行的问题愈演愈烈，诸多因素都会是民航飞行安全的不稳定因素航班量的快速增长，因此就要尽可能的加强民用机场的探测鸟情工作，需要更加高精尖的技术去支撑整个安全管理水平的提升。探鸟雷达可以解决很多监测过程中局限问题，不受限天气、时间、空间的限制，探鸟雷达的飞速发展也顺应了市场的规律。
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