[發明專利]一種海洋哺乳動物水下發聲分布式在線監測系統

有效

• 申請號: 202110110892.0
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112946702B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 劉宗偉;呂連港;龔云祥
• 申請（專利權）人: 自然資源部第一海洋研究所;青島星尋科技有限公司
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 沈小明

本發明涉及一種海洋哺乳動物水下發聲分布式在線監測系統，屬于聲信號采集處理領域，所述系統由分布式布放的聲學監測節點和岸上終端組成；所述聲學監測節點由水聽器、聲信號采集模塊、實時處理識別模塊、同步定位模塊和實時通信模塊構成；聲學監測節點分布式布放于水中，將聲信號轉換為數據信號；實時處理識別模塊將實時識別出是哪一種動物在發出聲信號，并記錄信號檢測到的時間；同步定位模塊實現對聲學監測節點位置的解算，并且實現自身時鐘同步，實時通信模塊將工作信息發送至岸上終端；所述的岸上終端接收各聲學監測節點的信息，實現對發聲哺乳動物的定位；本發明系統能夠在線遠距離實現對動物水下發聲的實時在線監測。

技術領域

本發明屬于聲信號采集處理領域，具體地涉及一種海洋哺乳動物水下發聲分布式在線監測系統。

背景技術

對海洋哺乳動物進行監測是增進人類對動物了解的重要手段，是研究環境如何影響動物的必要過程，對于瀕危動物保護和生態文明建設有重要意義。對海洋哺乳動物監測通常使用光學方法和聲學方法。

光學方法利用光線獲取目標動物的水面或水下影像特征或行為信息。水面信息獲取利用動物露出水面的短暫窗口期進行間斷性的監測，方式包括人工目測、人工使用相機和無人機攝錄等，這些方式都容易受天氣影響而只能實現短時間監測。由于水中光波衰減快視距很小，需要人工追蹤攝錄影像資料而不能長時間監測，且受天氣的影響。

海洋哺乳動物通過發出聲音進行個體間的交流、覓食、探測，因此可以通過檢測動物發出的聲信號監測動物。一種方式是在調查動物期間，由調查船上布放水聽器入水，記錄動物的發聲，該方式也受天氣影響。另一種方式是在潛標上布放自容式水聽器實現長期測量，回收后分析觀測數據，不能實現實時在線的監測。近年來，出現一些海洋哺乳動物在線聲學監測系統。這些系統通過水聽器接收聲信號，通過在線解算實現對哺乳動物的監測。這些系統使用單個水聽器接收聲信號，接收距離較近，并且只能監測周圍是否出現某個聲音，不能對聲音的來源進行定位，這些都限制了我們對海洋哺乳動物的有效觀測。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種海洋哺乳動物水下發聲分布式在線監測系統。所述系統能夠在線遠距離實現對動物水下發聲的實時在線監測。

本發明是通過如下技術方案來實現的：

一種海洋哺乳動物水下發聲分布式在線監測系統，所述系統由分布式布放的聲學監測節點和岸上終端組成；

所述聲學監測節點由水聽器、聲信號采集模塊、實時處理識別模塊、同步定位模塊和實時通信模塊構成；聲學監測節點分布式布放于水中，水聽器將聲信號轉換為電信號；聲信號采集模塊將水聽器電信號轉換為數據信號；

實時處理識別模塊集成了動物發聲識別模型，實時處理識別模塊首先對采集的信號進行處理，剔除平臺、航船以及環境噪聲干擾以降低誤報，處理后的數據信號進入動物發聲識別模型，動物發聲識別模型將實時識別出是哪一種動物在發出聲信號，并記錄信號檢測到的時間；

同步定位模塊接收北斗/GPS衛星定位信號，實現對聲學監測節點位置的解算，并且實現自身時鐘同步，同步精度為200ns；

實時通信模塊通過衛星、無線電或者手機網絡把識別結果、動物發聲的數據信息、節點位置和系統工作信息發送至岸上終端；

所述的岸上終端接收各聲學監測節點的信息，達到各聲學監測節點協同工作的效果，運用到達時間差定位等陣列信號技術實現對發聲哺乳動物的定位；岸上終端同時提供監測數據存儲和展示等功能。