[發明專利]用于跟蹤選定群集的聲音傳輸裝置和方法

有效

• 申請號: 201580076808.0
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN107257623B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 鄧志群;黎輝東;盧鋆;米切爾·J·麥杰克;杰森·J·馬丁;肖婕;理查德·S·布朗;塞繆爾·S·卡特梅爾
• 申請（專利權）人: 巴特爾紀念研究院
• 主分類號: A01K11/00
• 分類號: A01K11/00;A61B5/00;A61B5/07;A61B5/11;G06K17/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

公開了一種新的聲音標簽和方法，以用于在最多三個維度上識別或者跟蹤水下物體。聲音標簽具有在大約15秒的脈沖速率間隔下達一年或者更長時間的操作壽命。聲音標簽具有上至至少大約500米的信號探測范圍，這增強了探測的可能性。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年02月25日遞交的申請號為No.14/631，587的美國專利申請的優先權。

關于聯邦資助研究與開發下的發明權利的聲明

通過由美國能源部授予的合同號為DE-AC05-76RL01830的政府支持來完成本發明。美國政府對發明有一定的權利。

技術領域

本發明通常涉及一種聲音跟蹤裝置和系統。更具體地，本發明涉及一種可附接的聲音傳輸裝置，該裝置用于實時或者根據時間、在多達三個維度上檢測并且遠程跟蹤無生命或者有生命的較小的物體。

背景技術

聲音遙測包括通常用于檢測魚的行為的聲音裝置(或者標簽)。聲音標簽以所選擇的脈沖速率間隔(PRI)或者“Ping”速度來傳輸聲音信號，其將識別結果、位置和關于被標簽的魚的其他信號傳輸給接收器。接收器檢測由聲音標簽發出的信號并且將聲音信號轉換成數字數據。后處理軟件然后處理該數字數據并且提供關于標簽的位置信號，并且因此當接收器檢測到聲音信號時的魚的行為。通過識別聲音信號的特征，可以識別到特定的動物，這允許跟蹤物體的行為。例如，聲音數據可被用于估計通過大壩和其他通道路徑的存活率。然而，利用使用聲音遙測技術，傳統的發射器對于小的(例如，30-100g的質量和80-270mm的長度)、較短壽命和/或具有不足夠的傳輸范圍的物體來說太大，以至于迄今為止不能對小的物體進行密集研究(例如，幼年鱘魚)。最近，可彈出的聲音標簽由美國陸軍工程兵部隊改進以用于跟蹤幼年鮭魚(在2013年8 月29日遞交的美國專利申請No.：14/014,035中進行了詳盡描述)以及用于跟蹤其它小的物體的其它聲音標簽(在2014年8月29日遞交的專利申請No.： PCT/US14/53578中進行了詳盡描述)?？蓮棾龅穆曇魳撕炘谟糜诟櫤聪到y中的成年大鱗大馬哈魚中工作良好。然而，對于長期監控需要較強的聲音信號并且較長的壽命的物體(例如，幼年(小于1歲)鱘魚)來說并非最佳。因此，需要一種新的標簽設計，其能夠減小整體尺寸、質量、和/或體積，其提高了電源電壓、標簽壽命、以及傳輸范圍以及降低了與附接相關的不利的影響和成本 (其包括移植)，因此，拓寬了潛在的應用的范圍，例如，包括調研幼年鮭魚和其他小的物種的行為和習性。本發明解決了這些需求。

發明內容

本發明包括一種新式聲音傳輸裝置(聲音標簽)和用于實時或者根據時間在多達三個維度上遠程跟蹤各種物體的方法。聲音標簽可以包括電源，電源傳輸電源電壓以給標簽電路供電。標簽電路可以將所選擇的電壓傳輸至壓電換能器(PZT)，后者在大約159dB和大約163dB之間選擇的信號密度下，傳輸聲音傳輸信號。標簽可以被配置成在大約5秒的脈沖速率間隔下，在至少大約98 天的所選擇的信號強度下，提供可選擇的標簽壽命。

本發明還包括一種跟蹤所選擇的物體的方法。所述方法可以包括在聲音傳輸(標簽)裝置中，將來自由電源供電的標簽電路的所選擇的電壓傳輸至PZT。標簽裝置可以附接至所選擇的物體。標簽電路在可選擇的標簽壽命下，在所選擇的信號強度下，可以在PZT中產生聲音傳輸信號。信號強度可以在大約 159dB和163dB之間進行選擇。

在一些實施方式中，在161dB的信號強度下、在大約15秒的傳輸(ping) 速率下，標簽壽命可以為至少大約365天。

在一些實施方式中，在161dB的信號強度下、在大約10秒的傳輸(ping) 速率下，標簽壽命可以為至少大約249天。

在一些實施方式中，在159dB的信號強度下、在大約5秒的傳輸(ping) 速率下，標簽壽命可以為至少大約156天。