Автономный блок записи - Autonomous recording unit

An автономный записывающий блок (ARU) - это автономное аудио запись устройство, которое развернуто в морской или же земной среды для биоакустический мониторинг. Устройство используется как в морской, так и в наземной среде для отслеживания поведения животных и мониторинга их экосистем. На наземном уровне ARU может обнаруживать шумы, исходящие от мест обитания птиц, и определять относительные эмоции, которые каждая птица передает, а также популяция птиц и относительная уязвимость экосистемы. ARU также можно использовать для понимания шума, издаваемого морской жизнью, чтобы увидеть, как общение животных влияет на работу их экосистемы. Под водой ARU может отслеживать звук, издаваемый машинами, созданными руками человека, и видеть влияние этих звуков на морские экосистемы. Благодаря использованию ARU можно сэкономить до 44 рабочих дней, а также их способность обнаруживать больше видов.[1][2][3][4]

Дизайн

Общий обзор

Приложение с разделением частот используется для противодействия широкому пропускная способность которые создают проблемы. Это разделение позволяет отбор проб из сигналы непрерывного времени вдоль полосы пропускания на основе включения с небольшим количеством герц до сотен килогерц (кГц). Одна полоса используется для более низких частот, ниже 30 кГц, а другая - для более высоких частот, выше 100 кГц. Воспринимаемые сигналы затем помещаются на жесткий диск для хранения.[1]

Система широкополосной записи

Платформа SDA14

Платформа SDA14 позволяет: обработка сигналов в реальном времени с 24-битным Широкополосный это охватывает 4 аналог сигналы. Чтобы получить анализ данных в реальном времени, цифровой сигнальный процессор (DSP) используется с тремя GFlops. Затем данные могут быть распределены в различные хранилища мультимедиа вместе с программируемым OEM. Сама система автономна с источниками питания цифровых преобразователей от 8 до 26 вольт, которые объединены Ethernet и Серийный порт интерфейсы. Порт Ethernet позволяет проводить акустические тесты на местности вместе с дополнительными собранными данными. Между тем, последовательный порт отвечает за обратную отправку данных в режиме реального времени и отправку главного управления системой обратно при погружении под воду. При записи канал потребляет около 1,8 Вт мощности.[1]

Алгоритм обнаружения китообразных

Разные животные испытывают разную чувствительность к частотам, влияющим на их поведение. Из-за этого есть несколько китообразный алгоритмы обнаружения.

Китообразные с высокой частотой

Очень чувствительные животные любят морская свинья генерировать первичные сигналы от 115 до 145 килогерц, что требует большого частота дискретизации (480 килосэмплов в секунду) для захвата записей с высокой пропускной способностью.

Алгоритм детектора китообразных

Алгоритм обнаружения китообразных, известный как процесс обнаружения щелчков, изначально был реализован в аналоговой электронике для тестирования различных дельфинов и морских свиней в условиях содержания и свободы. Центральная частота составляет 130 килогерц при ширине полосы 30 килогерц. Пульс конверт отслеживается с помощью последовательности коротких щелчков мышью. Нижняя полоса пропускания (менее 20 килогерц) равна оцифрованный и частоты сместились, чтобы быть достаточно низкими для человеческого уха. Это помогает людям понять акустическое поведение. Между щелчками можно наблюдать акустическое поведение. Поведенческий интерполяция млекопитающих можно сделать вывод между периодами между щелчками мыши. В системе реализована платформа SDA14 вместе с DSP для получения сигналов с полной полосой пропускания, что дает большие преимущества при обследовании китообразных.

Резюме

ARU предлагает большой прогресс в мониторинге подводной акустики за счет мощной обработки сигналов и сбора данных. Качество шума несколько ограничено из-за реализованных цифровых и аналоговых систем. На данный момент эта система лучше всего работает с морскими свиньями, но она довольно универсальна и может применяться к другим млекопитающим, таким как дельфины и киты.[1]

За и против

Плюсы

  • По сравнению с людьми-наблюдателями, ARU гораздо более успешны в распознавании видов животных в этом районе.
  • Постоянная запись ARU отменяет предвзятость, поскольку несколько слушателей могут получить доступ к аудио и прийти к консенсусу
    • Также может помочь понять закономерности обнаружения определенных животных.
    • Может подтвердить идентификацию более редких видов
    • Может использоваться для определения изменений вокализации видов с годами и возможных причин.
  • В целом хорошо для определения антропогенный нарушения вокала видов и распределения через некоторое время
  • Установка и демонтаж выполняются за считанные минуты, поэтому людям требуется меньше времени, чтобы быть на месте происшествия.
  • Может отслеживать виды, которые имеют более рандомизированные звуки
  • В ARU можно установить время записи с помощью своего программирования, что позволяет взглянуть на определенные виды.[3]

Минусы

  • Хранилище может быстро заполниться и превратиться в большой кластер данных, который трудно расшифровать и поддерживать.
  • Просмотр записей занимает много времени
  • Ошибка записи может привести к потере данных.
  • ARU дороги и требуют частых проверок для замены батарей и обслуживания микрофонов.
  • Для покрытия большой площади необходимо несколько ARU, поскольку их диапазон ограничен.[3]

Текущие и будущие приложения

Три основные функции ARU включают мониторинг передвижения, биологии и общения животных в экосистеме. При относительно частых проверках ARU могут постоянно отслеживать и измерять, например, сов весной и амфибий в более поздний сезон. Они могут определять, когда одни животные живут в экосистеме, а когда их заменяют другие.

В будущем биоакустический мониторинг может перейти к мониторингу звуковых ландшафтов и картированию мест обитания. Обработка данных может собирать звуки из разных источников для мониторинга среды обитания, чтобы найти изменения звукового ландшафта. По физическим качествам звука теперь можно также идентифицировать акустические экосистемы животных. Обнаружение миграций, например, можно найти здесь. Следующим шагом является определение акустических индексов для вида, который влияет на данные звуки.

Запись голоса животных полезна с помощью ARU, поскольку они не вторгаются и могут сохранять информацию о перемещениях животных и образцах среды обитания. Локализация в сообществе позволяет собирать данные о плотности животных, а также об их возвращении. Локализация специализируется на отслеживании более мелких и неуловимых животных.

Способность ARU обнаруживать вокализацию помогает исследователям изучать влияние вокального поведения на местные экосистемы. Более новые ARU, которые могут быть прикреплены к животным, способны расшифровывать преднамеренные шумы от непреднамеренных шумов, что позволяет получать меньше посторонних данных.[3]

Рекомендации

  1. ^ а б c d Леппер, П. А .; Саймон, L .; Дюфречу, Л. (сентябрь 2016 г.). «Автономная регистрирующая система для одновременного долговременного мониторинга окружающего шума и морских млекопитающих». ОКЕАНС 2016 MTS / IEEE Монтерей: 1–5. Дои:10.1109 / OCEANS.2016.7761467. ISBN  978-1-5090-1537-5. S2CID  28656898.
  2. ^ Зора, Марко; Бускаино, Джузеппа; Бускаино, Кармело; Д’Анка, Фабио; Маццола, Сальваторе (01.01.2011). «Мониторинг акустических сигналов в мелководных морских водах: технологический прогресс для сбора научных данных». Процедуры Науки о Земле и планетах. 2-й Международный семинар по исследованиям мелководных морских и пресноводных систем. 4: 80–92. Bibcode:2011ПРЕПС ... 4 ... 80Z. Дои:10.1016 / j.proeps.2011.11.009. ISSN  1878-5220.
  3. ^ а б c d Шонфилд, Джулия; Бэйн, Эрин (26 мая 2017 г.). «Автономные записывающие устройства в исследованиях окружающей среды птиц: текущее использование и будущие приложения». Сохранение птиц и экология. 12 (1). Дои:10.5751 / ACE-00974-120114. ISSN  1712-6568.
  4. ^ К. Перес-Гранадос, Д. Бустильо-де-ла-Роса, Х. Гомес-Катасус, А. Барреро, И. Абрил-Колон и Х. Траба (октябрь 2018 г.). «Автономные регистрирующие устройства как эффективный инструмент для мониторинга редких и неоднородных обитателей жаворонка Dupont Chersophilus duponti». ResearchGate.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)

внешняя ссылка