Autonomiczna jednostka rejestrująca

Autonomiczna jednostka rejestrująca (ARU) to samodzielne urządzenie rejestrujące dźwięk , które jest stosowane w środowisku morskim lub lądowym w celu monitorowania bioakustycznego . Urządzenie jest wykorzystywane zarówno w środowisku morskim, jak i lądowym do śledzenia zachowania zwierząt i monitorowania ich ekosystemów. Na poziomie lądowym ARU może wykrywać odgłosy dochodzące z siedlisk ptaków i określać względne emocje, które przekazuje każdy ptak wraz z populacją ptaków i względną wrażliwością ekosystemu. ARU można również wykorzystać do zrozumienia odgłosów życia morskiego, aby zobaczyć, jak komunikacja zwierząt wpływa na działanie ich ekosystemu. Pod wodą ARU może śledzić dźwięk wydawany przez maszyny stworzone przez człowieka i zobaczyć wpływ tych dźwięków na ekosystemy życia morskiego. Do 44 dni roboczych można zaoszczędzić dzięki wykorzystaniu ARU, wraz z ich zdolnością do odkrywania większej liczby gatunków.

Projekt

Przegląd ogólny

Aplikacja z podziałem częstotliwości jest używana do przeciwdziałania szerokim pasmom , które powodują problemy. Ten podział pozwala na próbkowanie ciągłych sygnałów czasowych wzdłuż pasma opartego na inkluzji z małą liczbą herców do setek kiloherców (kHz). Jedno pasmo jest używane dla niższych częstotliwości, poniżej 30 kHz, a drugie dla wyższych częstotliwości, powyżej 100 kHz. Postrzegane sygnały są następnie umieszczane na dysku twardym w celu przechowywania.

Szerokopasmowy system nagrywania

Platforma SDA14

Platforma SDA14 umożliwia przetwarzanie sygnału w czasie rzeczywistym za pomocą 24-bitowego szerokopasmowego pasma obejmującego 4 sygnały analogowe . Aby uzyskać analizę danych w czasie rzeczywistym, używany jest cyfrowy procesor sygnałowy (DSP) z trzema GFlopami . Dane mogą być następnie dystrybuowane do różnych nośników pamięci wraz z programowalnym OEM . Sam system jest autonomiczny ze źródłami zasilania konwerterów cyfrowych o napięciu od 8 do 26 woltów, które są łączone za pośrednictwem interfejsów Ethernet i portów szeregowych . Port ethernetowy umożliwia przeprowadzanie testów akustycznych w terenie wraz z dodatkowymi zebranymi danymi. Tymczasem port szeregowy zajmuje się odsyłaniem danych w czasie rzeczywistym oraz wysyłaniem z powrotem nadrzędnej kontroli nad systemem po zanurzeniu pod wodą. Podczas nagrywania kanał pobiera około 1,8 wata mocy.

Algorytm wykrywania waleni

Różne zwierzęta doświadczają różnej wrażliwości na częstotliwości, które wpływają na ich zachowanie. Z tego powodu istnieje wiele waleni .

Walenie o wysokiej częstotliwości

Bardzo wrażliwe zwierzęta, takie jak morświny, generują sygnały podstawowe o częstotliwości od 115 do 145 kiloherców, co wymaga dużej częstotliwości próbkowania (480 kilopróbek na sekundę), aby uchwycić nagrania o dużej przepustowości.

Algorytm detektora waleni

Znany jako proces wykrywania kliknięć, algorytm wykrywania waleni został pierwotnie zaimplementowany w elektronice analogowej do testowania różnych delfinów i morświnów w zamknięciu i na wolności. Częstotliwość środkowa wynosi 130 kiloherców przy szerokości pasma 30 kiloherców. Obwiednia impulsu jest śledzona za pomocą sekwencji krótkich kliknięć. Niższe pasma (poniżej 20 kiloherców) są przetwarzane cyfrowo , a częstotliwości przesuwane tak, aby były wystarczająco niskie dla ludzkiego ucha. Pomaga to ludziom zrozumieć zachowanie akustyczne. Pomiędzy kliknięciami można zaobserwować zachowanie akustyczne. Interpolację behawioralną ssaków można wywnioskować między okresami między kliknięciami. System zaimplementował platformę SDA14 wraz z DSP, aby uzyskać przebiegi o pełnej przepustowości, które mają duże zalety w badaniu waleni.

Streszczenie

ARU oferuje duże postępy w monitorowaniu akustyki podwodnej dzięki silnemu przetwarzaniu sygnału i przechwytywaniu danych. Jakość szumu jest nieco ograniczona ze względu na zastosowane systemy cyfrowe i analogowe. W tej chwili system ten najlepiej sprawdza się w przypadku morświnów, ale jest dość wszechstronny i nadal można go stosować w przypadku innych ssaków, takich jak delfiny i wieloryby.

Plusy i minusy

Zalety

  • W porównaniu z ludzkimi obserwatorami, ARU są znacznie skuteczniejsze w dostrzeganiu gatunków zwierząt na danym obszarze.
  • Trwałe nagranie ARU eliminuje uprzedzenia, ponieważ wielu słuchaczy może uzyskać dostęp do dźwięku i dojść do konsensusu
    • Może również pozwolić na zrozumienie wzorców wykrywania niektórych zwierząt
    • Może potwierdzić identyfikację rzadszych gatunków
    • Może służyć do identyfikacji zmian wokalizacji gatunków na przestrzeni lat i możliwych przyczyn
  • Ogólnie dobry do określania antropogenicznych zakłóceń wokali gatunków i rozmieszczenia w czasie
  • Instalacja i demontaż są wykonywane w ciągu kilku minut, a całkowity czas potrzebny ludziom na miejsce zdarzenia jest krótszy
  • Może śledzić gatunki, które mają bardziej losowe dźwięki
  • ARU mogą ustawić czas nagrywania poprzez swoje programy, umożliwiając spojrzenie na określone gatunki

Cons

  • Pamięć masowa może szybko się zapełnić i stać się dużym klastrem danych, który jest trudny do odszyfrowania i utrzymania.
  • Przeglądanie nagrań jest czasochłonne
  • Awaria nagrywania może spowodować utratę danych.
  • Jednostki ARU są drogie i wymagają częstych przeglądów w celu wymiany baterii i konserwacji mikrofonów.
  • Aby pokryć duży obszar, potrzebnych jest wiele jednostek ARU, ponieważ ich zasięg jest ograniczony.

Obecne i przyszłe zastosowania

Trzy główne funkcje ARU obejmują monitorowanie ruchu, biologii i komunikacji zwierząt w ekosystemie. Przy stosunkowo częstych kontrolach ARU może cały czas monitorować i mierzyć np. sowy wiosną i płazy w późniejszym okresie. Potrafią określić, kiedy określone zwierzęta żyją w ekosystemie, a kiedy inne zajmują ich miejsce.

Przyszłe monitorowanie bioakustyczne mogłoby objąć monitorowanie pejzaży dźwiękowych i mapowanie siedlisk. Przetwarzanie danych może gromadzić dźwięki z różnych źródeł w celu monitorowania siedlisk w celu znalezienia zmian w krajobrazie dźwiękowym. Fizyczne właściwości dźwięku mogą teraz również identyfikować akustyczne ekosystemy zwierzęce. Można na przykład znaleźć wykrywanie migracji. Następnym krokiem jest rozwiązanie wskaźników akustycznych dla gatunków, które grają dla danych dźwięków.

Nagrywanie wokali zwierząt jest przydatne w przypadku ARU, ponieważ nie wkraczają one i są w stanie zachować informacje o ruchu zwierząt i wzorcach siedlisk. Lokalizacja w społeczności może zbierać dane na temat zagęszczenia zwierząt, a także ich wskaźników powrotów. Lokalizacja specjalizuje się w śledzeniu mniejszych, bardziej nieuchwytnych zwierząt.

Zdolność ARU do wykrywania wokalizacji pomaga naukowcom badać wpływ zachowania wokalnego na lokalne ekosystemy. Nowsze ARU, które można przyczepić do zwierząt, są w stanie rozszyfrować zamierzone odgłosy od niezamierzonych odgłosów, co pozwala na mniej odstających danych.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Autonomous_recording_unit&oldid=994394809 ”