Автономный записывающий блок

Автономный записывающий блок (ARU) — это автономное устройство аудиозаписи , которое используется в морской или наземной среде для биоакустического мониторинга. 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 из мест обитания птиц, и определять относительные эмоции, которые передает каждая птица, а также популяцию птиц и относительную уязвимость экосистемы. ARU также можно использовать для понимания шумов, издаваемых морской жизнью, чтобы увидеть, как общение животных влияет на работу их экосистемы. Находясь под водой, ARU может отслеживать звук, издаваемый искусственными машинами, и видеть, какое влияние эти звуки оказывают на экосистемы морской жизни. До 44 рабочих дней можно сэкономить за счет использования ARU, а также их способности обнаруживать больше видов. ^[1]^[2]^[3]^[4]

Дизайн

Общий обзор

Применение разделения частоты используется для противодействия широкой полосе пропускания , которая создает проблемы. Такое разделение позволяет осуществлять выборку сигналов непрерывного времени в полосе пропускания на основе включения от небольшого числа герц до сотен килогерц (кГц). Одна полоса используется для более низких частот, ниже 30 кГц, а другая — для более высоких частот, выше 100 кГц. Воспринятые сигналы затем помещаются на жесткий диск для хранения. ^[1]

Широкополосная система записи

SDA14 platform

Платформа SDA14 позволяет обрабатывать сигналы в реальном времени с помощью 24-битной широкополосной связи , охватывающей 4 аналоговых сигнала. Для анализа данных в реальном времени цифровой сигнальный процессор используется (DSP) с производительностью три GFlops . Затем данные можно распределить по различным носителям с помощью программируемого OEM-производителя . Сама система является автономной и использует цифровые преобразовательные источники питания напряжением от 8 до 26 В, которые подключаются через Ethernet и последовательного порта интерфейсы . Порт Ethernet позволяет проводить акустические тесты на местности, а также собирать дополнительные данные. Между тем, последовательный порт занимается отправкой данных в реальном времени и передачей 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, которые влияют на их поведение. По этой причине существует несколько китообразных алгоритмов обнаружения .

Высокочастотный кит

Высокочувствительные животные, такие как морская свинья, генерируют первичные сигналы в диапазоне от 115 до 145 килогерц, что требует большой частоты дискретизации (480 килоотсчетов в секунду) для записи 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 на свободе. Центральная частота составляет 130 килогерц с шириной полосы 30 килогерц. импульса Конверт отслеживается с помощью последовательности коротких щелчков. Более низкие полосы пропускания (менее 20 килогерц) оцифровываются , а частоты смещаются так, чтобы они были достаточно низкими для человеческого уха. Это помогает людям понять акустическое поведение. Между щелчками можно наблюдать акустическое поведение. Поведенческую интерполяцию млекопитающих можно сделать между периодами между щелчками. В системе реализована платформа SDA14 вместе с DSP для получения сигналов с полной полосой пропускания, что дает большие преимущества при обследовании китообразных.

Краткое содержание

ARU предлагают большие преимущества в мониторинге подводной акустики благодаря мощной обработке сигналов и сбору 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 достаточно универсальна и может применяться и к другим млекопитающим, таким как дельфины и киты. ^[1]

Плюсы и минусы

Плюсы

По сравнению с людьми-наблюдателями, ARU гораздо лучше различают виды животных в данной местности.
Постоянная запись ARU устраняет предвзятость, поскольку несколько слушателей могут получить доступ к аудио и прийти к консенсусу.
- Может также позволить понять закономерности обнаружения определенных животных.
- Может подтвердить идентификацию более редких видов
- Может использоваться для выявления изменений в вокализации видов с годами и возможных причин.
В целом хорошо подходит для определения антропогенных видов нарушений голоса и распределения с течением времени.
Установка и демонтаж выполняются за считанные минуты, при этом людям требуется меньше времени для присутствия на месте происшествия.
Может отслеживать виды, которые имеют более рандомизированные звуки.
ARU могут устанавливать время для записи в своих программах, что позволяет взглянуть на конкретные виды. ^[3]

Минусы

Хранилище может быстро заполниться и превратиться в большой кластер данных, который трудно расшифровать и поддерживать.
Просмотр записей отнимает много времени
Сбой записи может привести к потере данных.
ARU дороги и требуют частых проверок для замены батарей и обслуживания микрофонов.
Для покрытия большой территории необходимо несколько ARU, поскольку их радиус действия 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 определенные животные живут в экосистеме, а когда их место занимают другие животные.

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 и выявления изменений звукового ландшафта. Физические качества звука теперь могут также идентифицировать акустические экосистемы животных. Например, отсюда можно обнаружить обнаружение миграций. Следующим шагом является определение акустических показателей для определения вида, который играет роль в определенных звуках.

Запись вокала животных полезна с помощью ARU, поскольку они не посягают на окружающую среду и способны сохранять информацию о движении животных и особенностях их среды обитания. Локализация внутри сообщества позволяет собрать данные о плотности животных, а также о скорости их возвращения. Локализация специализируется на отслеживании более мелких и неуловимых животных.

Способность ARU обнаруживать вокализацию помогает исследователям изучать влияние голосового поведения на местные экосистемы. Новые ARU, которые можно прикреплять к животным, способны отличать преднамеренные шумы от непреднамеренных, что позволяет получать меньше посторонних данных. ^[3]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Леппер, Пенсильвания; Саймон, Л.; Дюфрешу, Л. (сентябрь 2016 г.). «Автономная система регистрации для одновременного долговременного мониторинга окружающего шума и морских млекопитающих» . ОКЕАНЫ 2016 MTS/IEEE Монтерей . стр. 1–5. дои : 10.1109/OCEANS.2016.7761467 . ISBN 978-1-5090-1537-5 . S2CID 28656898 .
^ Зора, Марко; Бускаино, Джузеппа; Бускаино, Кармело; Д'Анка, Фабио; Маццола, Сальваторе (1 января 2011 г.). «Мониторинг акустических сигналов на мелководье морских вод: технологический прогресс для сбора научных данных» . Procedia Земля и планетология . 2-й международный семинар по исследованиям мелководных морских и пресноводных систем. 4 : 80–92. Бибкод : 2011ПрЭПС...4...80Z . дои : 10.1016/j.proeps.2011.11.009 . ISSN 1878-5220 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Шонфилд, Джулия; Бейн, Эрин (26 мая 2017 г.). «Автономные записывающие устройства в экологических исследованиях птиц: современное использование и будущее применение» . Охрана птиц и экология . 12 (1). дои : 10.5751/ACE-00974-120114 . ISSN 1712-6568 .
^ К. Перес-Гранадос, Д. Бустильо-де ла Роуз, Х. Гомес-Катасус, А. Свипер, И. Эйприл-Коламбус и Дж. Траба (октябрь 2018 г.). «Автономные регистраторы как эффективный инструмент мониторинга редкого и неоднородно распространенного жаворонка Дюпона Chersophilus duponti» . Исследовательские ворота . {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки

Портативные регистраторы и постоянные записывающие станции АРБИМОН --- Sieve Analytics (АРБИМОН) Автоматизированная сеть удаленного мониторинга биоразнообразия
Автономные записывающие устройства --- орнитологической лаборатории Корнелла Программа исследований биоакустики
Биоакустическая технология помогает искать клювов из слоновой кости --- Корнельская лаборатория орнитологии
Биоакустическая установка
Пассивный акустический мониторинг — Джерри Э. Стаддс, Национальный морской заповедник банка Стеллваген
Автономный многоканальный акустический регистратор (AMAR) --- JASCO Applied Sciences
Система морской акустической регистрации microMARS --- Desert Star Systems
Snap Acoustic Recorder --- Инструменты Loggerhead

[:1-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Леппер, Пенсильвания; Саймон, Л.; Дюфрешу, Л. (сентябрь 2016 г.). «Автономная система регистрации для одновременного долговременного мониторинга окружающего шума и морских млекопитающих» . ОКЕАНЫ 2016 MTS/IEEE Монтерей . стр. 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 (1 января 2011 г.). «Мониторинг акустических сигналов на мелководье морских вод: технологический прогресс для сбора научных данных» . Procedia Земля и планетология . 2-й международный семинар по исследованиям мелководных морских и пресноводных систем. 4 : 80–92. Бибкод : 2011ПрЭПС...4...80Z . дои : 10.1016/j.proeps.2011.11.009 . ISSN 1878-5220 .

[:0-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Шонфилд, Джулия; Бейн, Эрин (26 мая 2017 г.). «Автономные записывающие устройства в экологических исследованиях птиц: современное использование и будущее применение» . Охрана птиц и экология . 12 (1). дои : 10.5751/ACE-00974-120114 . ISSN 1712-6568 .

[4] К. Перес-Гранадос, Д. Бустильо-де ла Роуз, Х. Гомес-Катасус, А. Свипер, И. Эйприл-Коламбус и Дж. Траба (октябрь 2018 г.). «Автономные регистраторы как эффективный инструмент мониторинга редкого и неоднородно распространенного жаворонка Дюпона Chersophilus duponti» . Исследовательские ворота . {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]