基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法、介质和装置与流程

xiaoxiao2026-08-23  6


本发明属于水声信号处理领域,涉及一种基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法,介质和装置。


背景技术:

1、在长江生态大保护中,长江江豚是一种生活在长江流域的淡水豚类动物。由于环境污染和人类活动的影响,江豚的数量急剧减少,已经被列为极度濒危物种。为了保护江豚,科学家们需要对江豚的行为、栖息环境以及种群数量进行长期监测和研究。长江江豚作为一种重要的指示性物种,其生存状态直接反映了生态系统的健康水平,准确监测江豚的活动对江豚保护至关重要。江豚通过发出嘀嗒声来进行社交、导航和捕食,基于被动声学监听滴答声的方法,目前已经形成了行之有效的方法,实现对长江江豚方向和数目的估计。但是对于长江江豚滴答声测距,现实可用的方法较少。

2、在水生动物监测中,声学监测是一种重要的方法。江豚通过发出滴答声(clicksound)进行回声定位,探测周围环境和捕捉猎物。利用声学监测设备,可以记录和分析江豚的滴答声,从而获取有关其活动和分布的信息。传统的入射声信号距离估计方法主要依赖于多个水听器之间的时间差异。然而,由于目前常用监测系统中水听器之间的距离通常较小(一般在1米以内),导致对于几百米之外的江豚嘀嗒声的距离估计误差较大[徐复,惠俊英,余赟.三点法被动定位误差分析及修正[j].兵工学报,2010,31(9):1169-1173]。此外,增加水听器之间的距离虽然可以提高测距精度,但江豚嘀嗒声具有较高的指向性[erqiandong,yu zhang,zhongchang song,tianye zhang,chen cai,nicholas x fang,physicalmodeling and validation of porpoises’directional emission via hybridmetamaterials,national science review,volume 6,issue 5,september 2019,pages921–928],同一个嘀嗒声信号可能无法同时被多个水听器接收到,进而导致测距失败。


技术实现思路

1、为了解决上述问题,本发明提出了一种基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法、介质和装置。

2、本发是通过如下技术方案来实现的:

3、一种基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法,所述方法包括以下步骤:

4、第一步,获取实测数据,将单个水听器部署到指定站位后,获得江豚滴答声数据,同时进行人工目测或者调阅整理历史人工目测信息;

5、第二步、滴答声串提取,对实测的音频数据进行滴答声串提取,提取滴答声串中最大幅度的滴答声幅值amp作为此脉冲串的声压幅值,获得滴答声数据中滴答声压幅值为amp_list;

6、第三步、计算声传播损失矫正值,计算每一个脉冲串的声传播损失:tl_m=-20*log10(amp_list)+tl_adj;其中tl_adj为需要计算的声传播损失矫正值,根据声传播损失,计算距离r=10^(tl_m/20),计算距离r的最小值r_m=min(r),min(r)通过实测获得,即为水生生物出现在水听器周围的最小距离,计算得到声传播损失矫正值tl_adj;

7、第四步、计算滴答声距离,在后续的滴答声观测中,利用第三步计算得到的tl_adj,计算第一步布置的单个水听器采集的每一个脉冲串的声传播损失:tl=-20*log10(amp)+tl_adj,进而通过r=10^(tl/20),计算得到实际的滴答声距离。

8、本发明还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序适用于由处理器加载并执行所述基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法中的第二步至第四步。

9、一种基于数据驱动的江豚滴答声测距设备,所述设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,运行所述基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法中的第二步至第四步。

10、本发明与现有技术相比的有益效果:

11、本发明方法利用嘀嗒声在水中传播损失符合球面扩展损失的基本物理规律,结合实测数据,实现了嘀嗒声的有效测距。该方法使用单个水听器即可实现测距,易于实际工程作业,并且不需要水听器的灵敏度和江豚滴答声声源级等信息,为鲸豚类的水中定位提供了一种新的技术手段。



技术特征:

1.一种基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序适用于由处理器加载并执行权利要求1所述基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法中的第二步至第四步。

3.一种基于数据驱动的江豚滴答声测距设备,所述设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,运行权利要求1所述基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法中的第二步至第四步。


技术总结
本发明涉及一种基于数据驱动的鲸豚类滴答声测距方法、介质和装置,属于水声信号处理领域,获取实测数据对实测的音频数据进行滴答声串提取,根据实测数据获得声传播损失矫正值,在后续的滴答声观测中,利用计算得到的声传播损失矫正值,计算得到实际的滴答声距离。本发明方法结合实测数据,实现了嘀嗒声的有效测距。该方法使用单个水听器即可实现测距,易于实际工程作业,并且不需要水听器的灵敏度和江豚滴答声声源级等信息。

技术研发人员:刘宗伟,吕连港,姜莹,杨春梅
受保护的技术使用者:自然资源部第一海洋研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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