北京理工大学;北京理工大学前沿技术研究院李卫东获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学;北京理工大学前沿技术研究院申请的专利一种基于多普勒径向加速度的鸟类振翅频率提取方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115685117B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211220478.6,技术领域涉及:G01S7/41;该发明授权一种基于多普勒径向加速度的鸟类振翅频率提取方法是由李卫东;张帆;叶子涵;王锐;胡程设计研发完成,并于2022-10-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多普勒径向加速度的鸟类振翅频率提取方法在说明书摘要公布了:本发明属于雷达技术领域,具体涉及一种基于多普勒径向加速度的鸟类振翅频率提取方法。本发明首先利用维特比算法对时频分析结果的瞬时频率轨迹进行跟踪,动态搜索最佳路径从而有效提取信号瞬时频率;接着进行差分处理,将瞬时多普勒信息转化为多普勒径向加速度;最后通过设置自适应门限,统计鸟类的扑翼次数,从而实现鸟类的振翅频率提取。本发明提出一种基于多普勒径向加速度的鸟类振翅频率提取方法,该方法为鸟类振翅频率提取提供了一种有效手段。相比于现有的鸟类振翅频率提取方法,本方法可大幅提高低信噪比情况下的鸟类振翅频率提取成功率和精度,将有助于雷达的鸟类目标识别。
本发明授权一种基于多普勒径向加速度的鸟类振翅频率提取方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多普勒径向加速度的鸟类振翅频率提取方法,其特征在于包括如下步骤: 步骤一、对鸟类雷达回波进行时频分析,获取鸟类的微多普勒谱图,基于维特比算法,提取鸟类的微多普勒谱图的瞬时多普勒频率曲线; 步骤二、对步骤一提取的瞬时多普勒频率曲线进行差分处理并平滑滤波后,得到径向加速度曲线; 步骤三、统计步骤二得到的径向加速度曲线在门限值以上的峰值点个数,将该峰值点个数作为当前鸟类雷达回波的鸟类扑翼次数; 步骤四、根据步骤三得到的当前鸟类雷达回波的鸟类扑翼次数除以当前鸟类雷达回波的时长,得到鸟类振翅频率; 所述的步骤一中,基于维特比算法,提取鸟类的微多普勒谱图的瞬时多普勒频率曲线时,利用维特比算法从鸟类的微多普勒谱图中搜索最佳路径从而提取瞬时多普勒频率曲线,最佳路径即鸟类的微多普勒谱图的瞬时多普勒频率曲线; 所述的最佳路径要求:i每个时刻的瞬时多普勒频率对应的时频点的幅值要尽可能大;ii两相邻时刻的瞬时多普勒频率曲线平滑; 所述的最佳路径为: 其中,n表示时刻,,与之间所有的路径为,表示某一条路径,为时频分析的起始时刻,为时频分析的终止时刻;表示对鸟类雷达回波进行时频变换,是最佳路径要求i所对应的惩罚函数,是最佳路径要求ii所对应的惩罚函数; 根据要求i,每个时刻的瞬时多普勒频率对应的时频点的幅值要尽可能大,惩罚函数为: 根据要求ii,两相邻时刻的瞬时多普勒频率曲线平滑,惩罚函数为: 其中,为惩罚因子,为相邻点间瞬时频率变化的最大期望值,即时频变换的频率分辨率;x、y为两相邻时刻的瞬时多普勒频率; 所述的步骤二中,径向加速度曲线的获取方法为: 首先,基于径向速度与多普勒频率,将如步骤一获得的瞬时多普勒频率曲线转化为径向速度曲线,径向速度与多普勒频率的转换公式为: 式中,为每个时刻的瞬时多普勒频率,为雷达信号的波长,为目标相对雷达的径向速度,接着,对径向速度曲线进行差分处理,并除以时频曲线的时间间隔,得到径向加速度曲线,最后,对径向加速度曲线进行平滑滤波操作; 所述的步骤三中,门限值为步骤二得到的径向加速度曲线的峰值最大值的0.3倍; 所述的步骤三中,经步骤二获取径向加速度曲线之后,统计径向加速度峰值的最大值: 式中,为径向加速度峰值的最大值,为设置的门限值; 接着,统计径向加速度曲线在门限值以上的峰值点个数,将该峰值点个数作为当前鸟类雷达回波的鸟类扑翼次数; 所述的步骤四中,将当前鸟类雷达回波的鸟类扑翼次数除以鸟类雷达回波的时长,即可计算鸟类的真实振翅频率: 所述的步骤一中,惩罚因子定义为2.5。
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