[发明专利]用于跟踪选定群集的声音传输装置和方法

说明书

公开了一种新的声音标签和方法，以用于在最多三个维度上识别或者跟踪水下物体。声音标签具有在大约15秒的脉冲速率间隔下达一年或者更长时间的操作寿命。声音标签具有上至至少大约500米的信号探测范围，这增强了探测的可能性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年02月25日递交的申请号为No.14/631，587的美国专利申请的优先权。

关于联邦资助研究与开发下的发明权利的声明

通过由美国能源部授予的合同号为DE-AC05-76RL01830的政府支持来完成本发明。美国政府对发明有一定的权利。

技术领域

本发明通常涉及一种声音跟踪装置和系统。更具体地，本发明涉及一种可附接的声音传输装置，该装置用于实时或者根据时间、在多达三个维度上检测并且远程跟踪无生命或者有生命的较小的物体。

背景技术

声音遥测包括通常用于检测鱼的行为的声音装置(或者标签)。声音标签以所选择的脉冲速率间隔(PRI)或者“Ping”速度来传输声音信号，其将识别结果、位置和关于被标签的鱼的其他信号传输给接收器。接收器检测由声音标签发出的信号并且将声音信号转换成数字数据。后处理软件然后处理该数字数据并且提供关于标签的位置信号，并且因此当接收器检测到声音信号时的鱼的行为。通过识别声音信号的特征，可以识别到特定的动物，这允许跟踪物体的行为。例如，声音数据可被用于估计通过大坝和其他通道路径的存活率。然而，利用使用声音遥测技术，传统的发射器对于小的(例如，30-100g的质量和80-270mm的长度)、较短寿命和/或具有不足够的传输范围的物体来说太大，以至于迄今为止不能对小的物体进行密集研究(例如，幼年鲟鱼)。最近，可弹出的声音标签由美国陆军工程兵部队改进以用于跟踪幼年鲑鱼(在2013年8 月29日递交的美国专利申请No.：14/014,035中进行了详尽描述)以及用于跟踪其它小的物体的其它声音标签(在2014年8月29日递交的专利申请No.： PCT/US14/53578中进行了详尽描述)。可弹出的声音标签在用于跟踪湖泊系统中的成年大鳞大马哈鱼中工作良好。然而，对于长期监控需要较强的声音信号并且较长的寿命的物体(例如，幼年(小于1岁)鲟鱼)来说并非最佳。因此，需要一种新的标签设计，其能够减小整体尺寸、质量、和/或体积，其提高了电源电压、标签寿命、以及传输范围以及降低了与附接相关的不利的影响和成本 (其包括移植)，因此，拓宽了潜在的应用的范围，例如，包括调研幼年鲑鱼和其他小的物种的行为和习性。本发明解决了这些需求。

发明内容

本发明包括一种新式声音传输装置(声音标签)和用于实时或者根据时间在多达三个维度上远程跟踪各种物体的方法。声音标签可以包括电源，电源传输电源电压以给标签电路供电。标签电路可以将所选择的电压传输至压电换能器(PZT)，后者在大约159dB和大约163dB之间选择的信号密度下，传输声音传输信号。标签可以被配置成在大约5秒的脉冲速率间隔下，在至少大约98 天的所选择的信号强度下，提供可选择的标签寿命。

本发明还包括一种跟踪所选择的物体的方法。所述方法可以包括在声音传输(标签)装置中，将来自由电源供电的标签电路的所选择的电压传输至PZT。标签装置可以附接至所选择的物体。标签电路在可选择的标签寿命下，在所选择的信号强度下，可以在PZT中产生声音传输信号。信号强度可以在大约 159dB和163dB之间进行选择。

在一些实施方式中，在161dB的信号强度下、在大约15秒的传输(ping) 速率下，标签寿命可以为至少大约365天。

在一些实施方式中，在161dB的信号强度下、在大约10秒的传输(ping) 速率下，标签寿命可以为至少大约249天。

在一些实施方式中，在159dB的信号强度下、在大约5秒的传输(ping) 速率下，标签寿命可以为至少大约156天。