[发明专利]一种野外鸟类鸣声自动检测装置及方法

说明书

本发明属于鸟类鸣声检测和信息技术领域，具体地说，涉及一种野外鸟类鸣声自动检测装置及方法，该装置为中部设有拾音窗口的刚性球体结构，其具体包括：上半圆壳(1)、下半圆壳(2)、电路仓(3)和拾音传感器阵列(6)；上半圆壳(1)和下半圆壳(2)之间呈上下位置设置，且上半圆壳(1)与下半圆壳(2)之间相隔，二者之间设有空气介质层，作为拾音窗口(4)；电路仓(3)和拾音传感器阵列(6)设置在下半圆壳(2)内，拾音传感器阵列(6)设置在下半圆壳(2)的顶面的外圆周，且其下方设置密封的电路仓(3)。

技术领域

本发明属于鸟类鸣声检测和信息技术领域，具体地说，涉及一种野外鸟类鸣声自动检测装置及方法。

背景技术

海岛是鸟类重要的栖息地，也是鸟类生态环境保护和利用的重要场所。对于国内鸟类监测网络，开展了大量的鸟类调查与监测工作，主要集中于对一个地区的陆地鸟类的种类、数量和分布的研究，并取得了很好的效果。为推动鸟类监测工作，近年来，开展了生物多样性(鸟类)示范监测，通过开展试点研究，探索构建生物多样性监测网络。目前，海岛及滨海湿地鸟类的研究相对薄弱，仅对中华凤头燕鸥、红脚鲣鸟、黄嘴白鹭等海岛鸟类开展过有限的研究。

海岛湿地是鸟类重要栖息、迁徙、繁衍的场所，对鸟类研究有重要意义，对海岛等地的鸟类调查和数据分析，往往需要花费大量时间和人力、物力，成本较高，效率较低。另外，对海岛湿地而言，还存在地理环境特殊、交通不便、气候恶劣多变、背景噪声复杂等问题，现有的声传感器多为单基元装置，并形成的无线传感网络，容易受海浪、海风等噪声的影响，不利于获得高信噪比的鸟鸣声，难以适用于海岛环境下鸟类鸣声智能、在线监测需要。同时，无用噪声信号的采集、传输也浪费了大量的传输和存储资源。

另外，现有的鸟类鸣声检测装置无法及时而准确的获得监测装置所在区域有效鸟类鸣声，无法去除了大量无鸣声时的环境噪声，增加了功耗，降低了鸣声的监测效率，无法适应野外复杂环境下长期、无人值守情况下的鸟类生态的远程自动化监测。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种野外鸟类鸣声自动检测装置，解决海岛湿地环境下鸟类鸣声远程自动监测中存在上述问题，该装置采用刚性球形结构的多阵元(基元的个数取决于实际应用的需要)的圆形麦克风阵列，采用人耳听觉感知的子能量特征，进行鸟类鸣声的自动检测，并将检测到的鸟类鸣声传输到数据处理中心，进行后续处理。

本发明提供了一种野外鸟类鸣声自动检测装置，该装置为中部设有拾音窗口的刚性球体结构，其具体包括：上半圆壳、下半圆壳、电路仓和拾音传感器阵列；

上半圆壳和下半圆壳之间呈上下位置设置，且上半圆壳与下半圆壳之间相隔，二者之间设有空气介质层，作为拾音窗口；电路仓和拾音传感器阵列设置在下半圆壳内，拾音传感器阵列设置在下半圆壳的顶面的外圆周，且其下方设置密封的电路仓。

作为上述技术方案的改进之一，所述拾音传感器阵列包括N+1个基本阵元；所述基本阵元为麦克风拾音器，

其中一个麦克风拾音器位于圆的中心，该圆为下半圆壳的顶面的外圆周；该麦克风拾音器的信号作为参考信号，N个麦克风拾音器，呈均匀分布在外圆周上。

作为上述技术方案的改进之一，所述电路仓内设置多通道信号采集模块、信号处理模块、主控制模块、通信模块和电源模块；

所述多通道信号采集模块，用于对每个麦克风拾音器拾取的微弱的鸟类鸣声数字信号分别进行前置放大、抗混叠滤波处理、模数转换、数字滤波和数据抽取处理，得到多个通道的鸟类鸣声数字信号，并将其输入至信号处理模块；

所述信号处理模块，用于将多个通道的鸟类鸣声数字信号进行合成，得到高信噪比的鸟类鸣声数字信号，并对该高信噪比的鸟类鸣声数字信号进行去噪处理，提取出多个有效的鸟类鸣声片段，并剔除有效的鸟类鸣声片段之间的静音或无音数据，得到一个完整的鸟类鸣声数据；