Downloaden - Vleermuis.net

Commentaren

Transcriptie

Downloaden - Vleermuis.net
Vleermuizen op de radar
Resultaten van Doppler radar registraties van
gewone dwergvleermuizen langs een vliegroute
Willem A. Hol
VLEN-dag, 31 oktober 2009
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Vleermuizen op de radar
Vraagstelling
„ Snelheid langs vliegroute
„ Wat ziet de radar? Alleen het lijf? Ook de vleugels?
„
Relatie met vleugelslag, signatuur?
„ Hoe groot is een dwergvleermuis bekeken met radar?
31 oktober 2009
„
2
Radar cross section (RCS) in m2
„ Hoe zou een radar gedimensioneerd moeten worden om
een dwergvleermuis op ca 40 m afstand waar te nemen?
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Vleermuizen op de radar
Opbouw verhaal
„ Radar
„
Radar, Dopplerradar, eigenschappen
„
Keuze van meetradar
„ Locatie
„ Meetopstelling
„
Registratie van Doppler radar- en ultrasoonsignalen
„ Resultaten
31 oktober 2009
z
3
Tijd-frequentie plaatjes
„
Snelheid
„
Signatuur
„
Radar cross section (RCS)
z
„
Calibratie, model en metingen
Dimensionering van radar voor waarneming vanaf 40 m
„ Conclusies
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Radar
„ Radar: echolocatie m.b.v. EM-signalen
„
„
Snelheid: 3 X 108 m/s (vergelijk geluid in lucht: ca 330 m/s)
Reflectie materiaalafhankelijk, metaal sterk, water redelijk.
„ Dopplerradar: radar waarmee radiële snelheid van een
object bepaald kan worden d.m.v. Doppler-effect
(verschuiving van waargenomen frequentie)
„ Radarwaarneming van vogels
„
31 oktober 2009
„
4
Zeer veel research (b.v. vogeltrek) en
publicaties, o.a. van Bruderer (met
“Superfledermaus” track radar) en
Buurma (met Flycatcher)
Veel aandacht vanwege gevaar voor
vliegverkeer
„ Radarwaarneming van vleermuizen, schaars, o.a.
„
Bruderer, B. & Popa-Lisseanu, A.G. (2005), Radar data on
wing-beat frequencies and flight speeds of two bat species
(met track radar, NB geen Dopplerinformatie)
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Keuze van meetradar
„ Geen zendvergunning nodig voor 1e proeven
„
Zonder zendvergunning toegestaan in NL
„ Lage RCS verwacht
Vermogen niet te laag
„ Goede Dopplerresolutie om signatuur te kunnen
waarnemen
Hoge frequentie (24 GHz)
„ Last but not least: Betaalbaar
31 oktober 2009
Drie K-band (24 GHz) stereo CW transducers van InnoSenT beproefd:
5
IVS-163
IVS-195
IPS-146
Ongevoelig (geen RF pre-amp)
Transceiver loss: 37 dB
Extra pre-amp nodig
RF instelbaar (VCO)
Bundel ok (70o x 36o)
Betaalbaar
Geleend
Vrij gevoelig (RF pre-amp)
Transceiver loss: 17 dB
Direct aan te sluiten
RF instelbaar (VCO)
Te smalle bundel(13o x 36o)
Vrij duur
Geleend
Vrij gevoelig (RF pre-amp)
Transceiver loss: 21 dB
Direct aan te sluiten
RF niet instelbaar
Bundel ok (32o x 30o)
Betaalbaar
Gekocht
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Meetlocatie
„ Metingen langs vliegroute
„
Fietspad Hasseleres – Deurningen
„ Kort traject zonder bomen
„ Ervaring: Dwergvleermuizen vliegen hier
vaak op “hoofd hoogte”
31 oktober 2009
„ Daarom redelijk grote kans dat dwergen
hier binnen de radarbundel vliegen
6
Meetlocatie
Richting N
Richting Z
Deel van Hasseleres (Hengelo NO)
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Meetopstelling
Voorwaarschuwing
Batdetector
FG3329 mic L
FG3329 mic R
Stereo
Batdetector
lange kabel
Stereo
ultrasoon
microfoon
voorversterker
Multiheadset
1
2
3
IPS-146
24 GHz CW
transducer
4
Terratec
DMX 6Fire
Externe
Geluidskaart
(4 x 192 kHz)
Laptop + SW
USB 2.0
simultane
Wav opnamen
10m kabels
31 oktober 2009
1m tussen mic’s
FG3329
IPS-146
Ultrasoon pre-amp
FG3329
7
12 V
loodaccu
IPS-146 in doos met radome
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
IPS-146 transducer
Voorbeeld Doppler radar tijd-frequentieplaatje
Fietspad Hasseleres – Deurningen, 7 augustus 2009, nr 24
31 oktober 2009
Frequentie
Doppler radar
In kHz
(1 kHz = 6.25 m/s)
8
Tijd (in ms)
Twee dwergvleermuizen:
Inkomend: Doppler frequentie negatief
Uitgaand: Doppler frequentie positief
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Resultaten: Snelheid
„ Gemeten snelheid: gem. 8.1 m/s (~29 km/u)
„ Literatuur (uit: Altringham (1996), Bats, Biology and Behaviour):
„
Jones & Rayner (1989): gem. 7.4 m/s (“commuting”)
Gemeten:
31 oktober 2009
datum
9
file
nr
opname
naam
tijd
uur.min
in/uit
ex
nr
07-Aug-09
5
v1
21.32
07-Aug-09
10
v5
21.37
07-Aug-09
11
v6-2
21.38
in
07-Aug-09
22
v16
21.47
in
07-Aug-09
24
v18-meer
21.49
uit
2
07-Aug-09
24
v18-meer
21.49
in
3
07-Aug-09
25
v19
21.50
in
07-Aug-09
26
v20
21.51
in
1
07-Aug-09
26
v20
21.51
uit
2
07-Aug-09
27
v21
21.51
07-Aug-09
29
v23
21.55
07-Aug-09
32
v25
21.59
Literatuur:
soort
f Doppler
kHz
v rad
m/s
in
gewone dwerg
1.20
7.5
in
gewone dwerg
1.47
9.2
gewone dwerg
1.38
8.6
gewone dwerg
1.25
7.8
gewone dwerg
1.31
8.2
gewone dwerg
1.28
8.0
gewone dwerg
1.28
8.0
gewone dwerg
1.30
8.1
gewone dwerg
1.27
7.9
in
gewone dwerg
1.25
7.8
in
gewone dwerg
1.28
8.0
in
gewone dwerg
1.27
7.9
aantal
gem
spr
12
8.1
0.4
1
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Tijd-frequentieplaatje
Fietspad Hasseleres – Deurningen, 7 augustus 2009, nr 32
Ultrasoon
in kHz
Doppler radar
in kHz
(1 kHz = 6.25 m/s)
31 oktober 2009
Tijd (in ms)
10
Ultrasoon
in tijd (samples)
24 x
vertraagd
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Relatie vleugelslag (voor-achter) en ultrasone pulsen
31 oktober 2009
Fietspad Hasseleres – Deurningen, 7 augustus 2009, nr 32
11
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Relatie vleugelslag (voor-achter) en ultrasone pulsen
31 oktober 2009
Fietspad Hasseleres – Deurningen, 7 augustus 2009, nr 32
12
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Radar cross section (RCS) van een bol
„ RCS (optisch, labda << r): RCS= pi.r2
„ Calibratie van RCS (met “kerstbal”)
31 oktober 2009
Principe van slinger
13
kHz
ms
Real time
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Radar cross section (RCS)
Calibratie
„ Voorwerpen met berekende RCS (-20dBm2=1dm2, -40dBm2=1cm2)
materiaal
Voorwerp
diameter
RF
m
GHz
2.pi.r/labda
RCS
RCS
RCS
gebied
m2
dBm2
A
"Kerstbal"
zeer dun glas, binnenzijde metaal
0.070
24.0 - 24.3
17.7
optisch
0.0038
-24.1
B
Kleine bol
messing
0.0063
0.0063
24.2 - 24.3
24.0 - 24.1
1.60
1.59
MIE
MIE
0.000031
0.000031
-47.5
-47.1
C
Meet bol
schuim, metaal coating buiten
0.12
24.0 - 24.3
30.3
optisch
0.011
-19.5
„ Bepaling van RCS
„
Bepaal sterkte radarsignaal en
bijbehorende afstand
„
Vergelijk met data van calibratie
31 oktober 2009
„ Bepaling afstand
14
„
Aanname: rechte passeerbaan
„
Bepaal passeerpunt / ultrasoon
„
Bepaal 45o punt (0.7 x max Doppler)
0.7 x Maximum
Dopplerfrequentie
Maximum
Dopplerfrequentie
45 graden punt
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Passeerpunt
Radar Cross Section (RCS)
Vereenvoudigd model van vleermuis
„ Bol van water, 60-80% van massa
„
„
„
Gewone dwergvleermuis: massa: 3.5 - 8 g
Inclusief MIE:
Vleermuislijf is niet symmetrisch
-40.0 tot -36.8 dBm2
-41.6 tot -36.1 dBm2
„ Vooraanzicht: Bol van water, op basis van borstomvang
„
„
Gewone dwergvleermuis:
Inclusief MIE:
-42.3 tot -40.3 dBm2
-44.6 tot -39.0 dBm2
31 oktober 2009
Gemeten RCS gewone dwergvleermuis: (piekwaarden)
• Inkomend: gem. –43 dBm2, spr. 2.1 dBm2 (n=15, 4 files)
• Uitgaand: gem. –40 dBm2, spr. 2.5 dBm2 (n=9, 2 files)
(-40 dBm2 = 1 cm2)
15
Waarneming van gewone dwergvleermuis (-43 dBm2)
op ca 40 m afstand (in 30o x 30o bundel):
- Transceiver met 1 W zendvermogen en verliezen < 12 dB
- Geen gevaar voor mens en dier / wel zendvergunning nodig
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009
Vleermuizen op de radar
Conclusies
„ Snelheid langs vliegroute
„
Snelheid is goed te meten, in dit geval ca 8 m/s
„ Wat ziet de radar? Alleen het lijf? Ook de vleugels?
„
Dichtbij in de bundel is vleugelslag (voor-achter) zichtbaar
Signatuur
„ Hoe groot is een dwergvleermuis bekeken met radar?
„
Radar cross section (RCS) is zeer klein: ca 0.5 – 1 cm2
„
In overeenstemming met bol model cf borstomvang
31 oktober 2009
„ Hoe zou een radar gedimensioneerd moeten worden om
een dwergvleermuis op ca 40 m afstand waar te nemen?
16
„
1W zendvermogen / verliezen < 12 dB
Toepassing van Doppler radar bij vleermuisonderzoek
levert interessante aanvullende informatie
Vleermuizen op de radar, VLEN-dag 2009

Vergelijkbare documenten

Downloaden - Vleermuis.net

Downloaden - Vleermuis.net „ Dopplerradar: radar waarmee radiële snelheid van een object bepaald kan worden d.m.v. Doppler-effect (verschuiving van waargenomen frequentie) „ Radarwaarneming van vogels

Nadere informatie