[发明专利]一种基于多普勒径向加速度的鸟类振翅频率提取方法

权利要求书

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。

2.根据权利要求1所述的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：

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。

3.根据权利要求2所述的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：

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。

4.根据权利要求3所述的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：

所述的最佳路径f(n)为：

其中，n表示时刻，n∈[n₁,n₂]，n₁与n₂之间所有的路径为K，k(n)表示某一条路径，n₁为时频分析的起始时刻，n₂为时频分析的终止时刻；TF(·)表示对鸟类雷达回波进行时频变换，h(x)是最佳路径要求(i)所对应的惩罚函数，g(x,y)是最佳路径要求(ii)所对应的惩罚函数。

5.根据权利要求4所述的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：

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h(x)为：

h(TF(n,w_j))＝j-1

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g(x,y)为：

其中，c为惩罚因子，Δ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。

6.根据权利要求5所述的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：

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，f_d为每个时刻的瞬时多普勒频率，λ为雷达信号的波长，v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。

7.根据权利要求6所述的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：

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。

8.根据权利要求7所述的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：

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：

Thr＝0.3*max(a)

式中，max(a)为径向加速度峰值的最大值，Thr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N。