[发明专利]一种基于声成像技术的野外鸟类数量估计方法

说明书

本发明公开了一种基于声成像技术的野外鸟类目标数量估计方法，所述方法包括：步骤1)在监测区布放若干个声学传感器，形成声学传感器阵列；步骤2)利用声学传感器阵列进行扫描，采集野外鸟鸣声数据；步骤3)将步骤2)采集的数据经时移或相移补偿后进行加权求和得到阵列波束形成器输出的功率值，根据不同目标入射方位的功率值绘制声图；步骤4)统计声图中亮点的数目，该数目为野外鸟类目标数量。本发明提出的方法可以估计监测区鸟类目标数量，同时能够实时监测目标时空分布。本发明的声学传感器阵列安装方便，成本不高，易于维护。

技术领域

本发明涉及声成像技术领域，具体而言涉及一种基于声成像技术的野外鸟类数量估计方法。

背景技术

鸟类作为一种对栖息地改变和环境变化反映极为敏感的环境指示生物，是生物多样性评估与监测和生态环境影响评价的重要指标。生物学家对鸟类研究的一种重要方式就是通过对鸟鸣声的研究进行的，随着科技的进步，鸟类学家已经通过对鸟鸣声的研究，获取了大量鸟类生物学信息。近年来，对稀有、濒危鸟类的数量统计与种群监测，逐渐引起生物学家的重视，然而由于分布极广或藏于密林等原因，鸟类数量调查一直是一件费力的事，长久以来，缺乏有效的手段来准确确定鸟类的种群数量。

发明内容

本发明的目的在于解决缺乏有效的手段来准确确定鸟类的种群数量的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于声成像技术的野外鸟类目标数量估计方法，所述方法包括：

步骤1)在监测区布放若干个声学传感器，形成声学传感器阵列；

步骤2)利用声学传感器阵列进行扫描，采集野外鸟鸣声数据；

步骤3)将步骤2)采集的数据经时移或相移补偿后进行加权求和得到阵列波束形成器输出的功率值，根据不同目标入射方位的功率值绘制声图；

步骤4)统计声图中亮点的数目，该数目为野外鸟类目标数量。

作为上述方法的一种改进，所述步骤1)之前还包括确定声学传感器阵列布放远场条件的步骤，该步骤具体包括：

步骤1-1)确定声源信号波长λ：

其中，f为鸟鸣声信号中心频率，C为空气中声波传播速度；

步骤1-2)根据步骤1-1)得到的波长λ确定所述声学传感器的阵元间距d：

步骤1-3)根据步骤1-2)得到的阵元间距d，将N个声学传感器按阵元间距d在监测区布放成等距直线阵，确定所述声学传感器阵列的孔径L：

L＝N·d (3)

其中，N为声学传感器阵列的阵元个数；

步骤1-4)根据步骤1-3)得到阵列的孔径L，确定满足远场条件的声学传感器阵列的最小作用距离R：

作为上述方法的一种改进，所述步骤3)具体包括：

步骤3-1)声学传感器阵列每个阵元的接收信号x_k(t)：

其中，B_k为幅度加权值，w为中心频率响应，为相邻阵元的接收信号相位差：

其中，θ为目标入射方位与基阵法线方向夹角；

步骤3-2)计算相移β_r：