LU500034B1 - A hydrophone array for sound monitoring of marine mammals - Google Patents

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Abstract

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren bereitzustellen, wobei das Hydrophonarray eine wasserdichte Kabine, ein erstes Hydrophon, ein zweites Hydrophon, ein drittes Hydrophon, ein viertes Hydrophon und eine Halterung umfasst, wobei die Halterung mit einer wasserdichten Kabine verbunden ist, wobei die Halterung mit vier oberen Enden versehen ist, wobei das erste Hydrophon, das zweite Hydrophon, das dritte Hydrophon und das vierte Hydrophon jeweils an den vier oberen Enden der Halterung angeordnet sind, wobei die wasserdichte Kabine eine Erfassungskarte, eine Speicherkarte und einen Akku umfasst, wobei das erste Hydrophon, das zweite Hydrophon, das dritte Hydrophon und das vierte Hydrophon jeweils über die Signalleitung mit der Erfassungskarte verbunden sind, wobei die Erfassungskarte über die Signalleitung mit dem externen Host-Computer und der Speicherkarte verbunden ist, wobei der Akku mit der Erfassungskarte verbunden ist, um die Erfassungskarte mit Strom zu versorgen.The object of the invention is to provide a hydrophone array for sound monitoring of marine mammals, the hydrophone array comprising a watertight cabin, a first hydrophone, a second hydrophone, a third hydrophone, a fourth hydrophone and a mount, the mount being connected to a watertight booth is, wherein the bracket is provided with four upper ends, wherein the first hydrophone, the second hydrophone, the third hydrophone and the fourth hydrophone are respectively arranged at the four upper ends of the bracket, wherein the watertight cabin has a detection card, a memory card and a Battery comprises, wherein the first hydrophone, the second hydrophone, the third hydrophone and the fourth hydrophone are each connected to the acquisition card via the signal line, wherein the acquisition card is connected to the external host computer and the memory card via the signal line, the battery connected to the capture card to d to supply power to the acquisition card.

Description

Beschreibung Ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren Technischer Bereich Die Erfindung gehört zum technischen Bereich der akustischen Unterwassersignalerfassung und betrifft ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren.Description A hydrophone array for sound monitoring of marine mammals Technical Field The invention belongs to the technical field of underwater acoustic signal detection and relates to a hydrophone array for sound monitoring of marine mammals.

Hintergrundtechnik Meeressäugetiere, einschließlich Wale und Delfine, sind im Ozean weit verbreitet, und ihre Forschung wird immer häufiger.Es ist eine übliche Methode, Hydrophon zu verwenden, um die Geräusche von Meeressäugetieren zu empfangen.Gegenwärtig wird häufig ein einzelnes Hydrophon verwendet, um das akustische Signal zu empfangen. Sein Vorteil ist, dass die Platzierung und Entsorgung relativ einfach sind. Sein Nachteil ist, dass sie die Einfallsrichtung des akustischen Signals nicht bestimmen kann. Wenn mehr Säugetiere in der Nähe sind, führt dies zu einem Aliasing der akustischen Signale.Background Art Marine mammals, including whales and dolphins, are widespread in the ocean and their research is becoming more common. It is a common method to use hydrophone to receive the sounds of marine mammals to receive signal. Its advantage is that placement and disposal are relatively easy. Its disadvantage is that it cannot determine the direction of incidence of the acoustic signal. When more mammals are nearby, the acoustic signals become aliased.

Inhalt der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren bereitzustellen.Die Erfindung hat die Vorteile einer einfachen Struktur, eines einfachen und zuverlässigen Betriebs und kann effizient auf die Forschung der Schallerzeugung von Meeressäugetieren angewendet werden.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a hydrophone array for sound monitoring of marine mammals. The invention has the advantages of simple structure, simple and reliable operation, and can be efficiently applied to the research of sound generation of marine mammals.

Die von der Erfindung angenommene technische Lösung umfasst eine wasserdichte Kabine, ein erstes Hydrophon, ein zweites Hydrophon, ein drittes Hydrophon, ein viertes Hydrophon und eine Halterung, wobei die Halterung mit einer wasserdichten Kabine verbunden ist, wobei die Halterung mit vier oberen Enden versehen ist, wobei das erste Hydrophon, das zweite Hydrophon, das dritte Hydrophon und das vierte Hydrophon jeweils an den vier oberen Enden der Halterung angeordnet sind, wobei die wasserdichte Kabine eine Erfassungskarte, eine Speicherkarte und einen Akku umfasst, wobei das erste Hydrophon, das zweiteThe technical solution adopted by the invention comprises a watertight cabin, a first hydrophone, a second hydrophone, a third hydrophone, a fourth hydrophone and a bracket, the bracket being connected to a watertight cabin, the bracket being provided with four upper ends , wherein the first hydrophone, the second hydrophone, the third hydrophone and the fourth hydrophone are arranged at the four upper ends of the bracket, respectively, wherein the waterproof cabin includes a detection card, a memory card and a battery, wherein the first hydrophone, the second

Hydrophon, das dritte Hydrophon und das vierte Hydrophon jeweils über die Signalleitung mit der Erfassungskarte verbunden sind, wobei die Erfassungskarte über die Signalleitung mit dem externen Host-Computer und der Speicherkarte verbunden ist, wobei der Akku mit der Erfassungskarte verbunden ist, um die Erfassungskarte mit Strom zu versorgen. Ferner wird die Verbindung zwischen dem ersten Hydrophon, dem zweiten Hydrophon, dem dritten Hydrophon, dem vierten Hydrophon, der Halterung und der wasserdichten Kabine durch wasserdichte Technologie hergestellt, um die Druckwiderstandsanforderungen zu erfüllen, wobei die wasserdichte Kabine aus Kunststoff, Edelstahl oder Titanlegierung besteht. Ferner wird das Hydrophonsignal über einen wasserdichten Verbinder angeschlossen, wobei das Steuersignal des Host-Computers angeschlossen wird, bevor das System zu arbeiten beginnt, und das Steuersignal jedoch nicht angeschlossen wird, nachdem das System zu arbeiten beginnt, und das Array im eigenständigen Modus arbeitet.Hydrophone, the third hydrophone and the fourth hydrophone are each connected to the acquisition board via the signal line, the acquisition board being connected to the external host computer and the memory board via the signal line, the battery pack being connected to the acquisition board to connect the acquisition board to to supply electricity. Further, the connection between the first hydrophone, the second hydrophone, the third hydrophone, the fourth hydrophone, the bracket and the waterproof cabin is made by waterproof technology to meet the pressure resistance requirements, the waterproof cabin is made of plastic, stainless steel or titanium alloy. Further, the hydrophone signal is connected via a waterproof connector, the host computer control signal is connected before the system starts to work, but the control signal is not connected after the system starts to work, and the array works in standalone mode.

Ferner werden die Arbeitsparameter des Hydrophonarrays, einschließlich der Starterfassungszeit, der Abtastfrequenz und des Erfassungsmodus vom Host-Computer eingestellt, wobei der Erfassungsmodus eine kontinuierliche Erfassung, Intervallerfassung und Triggererfassung umfasst.Furthermore, the operating parameters of the hydrophone array, including the start acquisition time, the sampling frequency and the acquisition mode are set by the host computer, the acquisition mode including continuous acquisition, interval acquisition and trigger acquisition.

Ferner arbeitet nur ein Hydrophon im Modus mit geringem Stromverbrauch, wenn das System im Triggermodus arbeitet, und sich alle 4 Hydrophone synchron zu erfassen beginnen, wenn Signale in der Umgebung erkannt werden.Furthermore, only one hydrophone operates in low power mode when the system operates in trigger mode, and all 4 hydrophones start acquiring synchronously when signals are detected in the environment.

Ferner bildet die Halterung ein räumliches reguläres Tetraeder und sich die Seitenlänge des regulären Tetraeders gemäß dem Forschungsobjekt ändert. Beschreibung der Figuren Fig. 1 ist ein Strukturdiagramm des Hydrophonarrays der vorliegenden Erfindung.Further, the fixture forms a spatial regular tetrahedron, and the side length of the regular tetrahedron changes according to the research object. Description of the Figures Figure 1 is a structural diagram of the hydrophone array of the present invention.

Fig. 2 ist ein Aussehensdiagramm des Hydrophonarrays.Figure 2 is an appearance diagram of the hydrophone array.

Bezugszeichenliste: 1. Wasserdichte Kabine, 2. Erstes Hydrophon, 3. Zweites Hydrophon, 4. Drittes Hydrophon, 5. Viertes Hydrophon, 6. Halterung, 7.List of reference symbols: 1. Watertight cabin, 2. First hydrophone, 3. Second hydrophone, 4. Third hydrophone, 5. Fourth hydrophone, 6. Bracket, 7.

Erfassungskarte, 8. Speicherkarte, 9. Akku.capture card, 8. memory card, 9. battery.

Spezifische AusführungsformenSpecific Embodiments

Folgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsformen ausführlich beschrieben.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments.

Das System der Erfindung, wie es in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist, umfasst eine wasserdichte Kabine 1, ein erstes Hydrophon 2, ein zweites Hydrophon 3, ein drittes Hydrophon 4, ein viertes Hydrophon 5 und eine Halterung 6, wobei die Halterung 6 mit einer wasserdichten Kabine 1 verbunden ist, wobei die Halterung 6 mit vier oberen Enden versehen ist, wobei das erste Hydrophon 2, das zweite Hydrophon 3, das dritte Hydrophon 4 und das vierte Hydrophon 5 jeweils an den vier oberen Enden der Halterung 6 angeordnet sind, wobei die Halterung 6 ein räumliches reguläres Tetraeder 4 bildet und sich die Seitenlänge des regulären Tetraeders 4 gemäß dem Forschungsobjekt ändert, wobei die wasserdichte Kabine 1 eine Erfassungskarte 7, eine Speicherkarte 8 und einen Akku 9 umfasst, wobei das erste Hydrophon 2, das zweite Hydrophon 3, das dritte Hydrophon 4 und das vierte Hydrophon 5 jeweils über die Signalleitung mit der Erfassungskarte 7 verbunden sind, wobei die Erfassungskarte 7 über die Signalleitung mit dem externen Host-Computer und der Speicherkarte 8 verbunden ist, wobei der Akku 9 mit der Erfassungskarte 7 verbunden ist, um die Erfassungskarte 7 mit Strom zu versorgen.Das erste Hydrophon 2, das zweite Hydrophon 3, das dritte Hydrophon 4, das vierte Hydrophon 5, die Halterung 6 und die wasserdichte Kabine 1 werden durch wasserdichte Technologie hergestellt, um die Druckwiderstandsanforderungen zu erfüllen.Die wasserdichte Kabine 1 besteht je nach Druckwiderstandsanforderungen aus Kunststoff, Edelstahl oder einer Titanlegierung.Das Hydrophonsignal wird über einen wasserdichten Verbinder angeschlossen.Das Steuersignal des Host-Computers wird angeschlossen, bevor das System zu arbeiten beginnt.The system of the invention, as shown in Fig. 1 and Fig. 2, comprises a watertight cabin 1, a first hydrophone 2, a second hydrophone 3, a third hydrophone 4, a fourth hydrophone 5 and a mount 6, the Bracket 6 is connected to a watertight cabin 1, the bracket 6 being provided with four upper ends, with the first hydrophone 2, the second hydrophone 3, the third hydrophone 4 and the fourth hydrophone 5 at the four upper ends of the bracket 6 are arranged, wherein the mount 6 forms a spatial regular tetrahedron 4 and the side length of the regular tetrahedron 4 changes according to the research object, wherein the watertight cabin 1 comprises a detection card 7, a memory card 8 and a battery 9, the first hydrophone 2, the second hydrophone 3, the third hydrophone 4 and the fourth hydrophone 5 are each connected to the detection card 7 via the signal line, the detection card 7 being connected via the signal line ng is connected to the external host computer and the memory card 8, with the battery pack 9 connected to the capture card 7 to power the capture card 7.The first hydrophone 2, the second hydrophone 3, the third hydrophone 4, the fourth hydrophone 5, the bracket 6 and the waterproof cabin 1 are made by waterproof technology to meet the pressure resistance requirements. The waterproof cabin 1 is made of plastic, stainless steel or titanium alloy according to the pressure resistance requirements. The hydrophone signal is connected via a waterproof connector Host computer control signal is connected before the system starts to work.

Es wird jedoch nicht angeschlossen, nachdem das System zu arbeiten beginnt, und das Array arbeitet im eigenständigen Modus.However, it is not connected after the system starts working and the array works in standalone mode.

Die Arbeitsparameter des Hydrophonarrays, einschließlich Starterfassungszeit, die Abtastfrequenz, den Erfassungsmodus usw. werden vom Host-Computer eingestellt.The operating parameters of the hydrophone array, including launch acquisition time, sampling frequency, acquisition mode, etc. are set by the host computer.

Es gibt 3 Erfassungsmodi: kontinuierliche Erfassung, Intervallerfassung und Triggererfassung. Wenn das System im Triggermodus arbeitet, arbeitet nur ein Hydrophon im Modus mit geringem Stromverbrauch. Wenn die Signale in der Umgebung erkannt werden, beginnen sich alle 4 Hydrophone synchron zu erfassen. Bevor das System zu arbeiten beginnt, werden die Arbeitsparameter des Systems, einschließlich der Starterfassungszeit, der Abtastfrequenz und des Erfassungsmodus über den Host-Computer eingestellt.Es gibt 3 Erfassungsmodi: kontinuierliche Erfassung, Intervallerfassung und Triggererfassung. Nachdem das System zu arbeiten beginnt, werden die erfassten Signale auf der Speicherkarte aufgezeichnet. Das System funktioniert nicht mehr, wenn eine der drei folgenden Bedingungen erfüllt ist: 1. Der Strom ist erschöpft; 2. Die Speicherkartenkapazität ist erschöpft; 3. Die vom System eingestellte Zeit ist erreicht.There are 3 acquisition modes: continuous acquisition, interval acquisition, and trigger acquisition. When the system operates in trigger mode, only one hydrophone operates in low power mode. When the signals are detected in the area, all 4 hydrophones start to acquire synchronously. Before the system starts to work, the working parameters of the system, including the start acquisition time, the sampling frequency and the acquisition mode are set via the host computer. There are 3 acquisition modes: continuous acquisition, interval acquisition and trigger acquisition. After the system starts to work, the acquired signals are recorded on the memory card. The system stops working when one of the following three conditions is met: 1. The power is exhausted; 2. The memory card capacity is full; 3. The time set by the system has been reached.

Das gesamte System der Erfindung ist wasserdicht ausgelegt, um die Druckwiderstandsanforderungen zu erfiillen.Bevor das System zu arbeiten beginnt, werden die Arbeitsparameter des Systems, einschließlich der Starterfassungszeit, der Abtastfrequenz, des Erfassungsmodus usw. über den Host-Computer eingestellt.Es gibt 3 Erfassungsmodi: kontinuierliche Erfassung, Intervallerfassung und Triggererfassung Platzieren Sie das Hydrophonarray in dem gewünschten Seegebiet. Die Einbautiefe kann entsprechend der lokalen hydrologischen Umgebung bestimmt werden. Das Hydrophonarray speichert Daten auf der Speicherkarte. Wenn die Erfassung abgeschlossen ist, wird das Hydrophonarray entsorgt, die Speicherkartendaten werden abgelesen und die extrahierten Schalldaten von Säugetieren können verwendet werden, um die Erforschung des Gesetzes der Schallerzeugung von Säugetieren zu realisieren.SchlieBlich kann das Array verwendet werden, um Säugetiere zu erkennen und zu zählen.The whole system of the invention is waterproof designed to meet the pressure resistance requirements. Before the system starts to work, the working parameters of the system, including the start detection time, the sampling frequency, the detection mode, etc. are set via the host computer. There are 3 detection modes : continuous acquisition, interval acquisition and trigger acquisition Place the hydrophone array in the desired sea area. The installation depth can be determined according to the local hydrological environment. The hydrophone array stores data on the memory card. When the acquisition is completed, the hydrophone array is discarded, the memory card data is read, and the extracted mammalian sound data can be used to realize the study of the law of mammalian sound production. Finally, the array can be used to detect and detect mammals counting.

Das Gebrauchsmuster hat auch die folgenden Vorteile:The utility model also has the following advantages:

1. Die Position der 4 Hydrophone im Raum kann entsprechend der tatsächlichen Situation eingestellt werden. Standardmäßig befinden sich die vier Hydrophone des Systems am Scheitelpunkt des räumlichen regulären Tetraeders, und die1. The position of the 4 hydrophones in the room can be adjusted according to the actual situation. By default, the system's four hydrophones are located at the vertex of the spatial regular tetrahedron, and the

Seitenlänge des regulären Tetraeders kann je nach Forschungsobjekt geändert werden. Die vier Hydrophone können verwendet werden, um die Funktionen der Positionierung, Peilung und Mengenstatistik von Meeressäugetieren zu realisieren.Side length of the regular tetrahedron can be changed depending on the research object. The four hydrophones can be used to realize the functions of positioning, direction finding and quantity statistics of marine mammals.

2. Wenn das Hydrophonarray im Trigger-Modus arbeitet, funktioniert nur ein Hydrophon. Erst wenn der Signalpegel des angegebenen Frequenzbandes in der Umgebung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, starten die vier Hydrophone die synchrone Erfassungsarbeit, um Strom und Speicherplatz zu sparen.2. When the hydrophone array works in trigger mode, only one hydrophone works. Only when the signal level of the specified frequency band in the area exceeds a certain threshold do the four hydrophones start the synchronous detection work in order to save power and storage space.

Vorstehend werden nur die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die keine Einschränkungen für die vorliegende Erfindung darstellen.Only the preferred embodiments of the present invention are described above, which do not impose any limitations on the present invention.

Jede einfache Modifikation, gleichwertige Veränderung und Abwandlung, die gemäß dem technischen Wesen der vorliegenden Erfindung für die oben genannte Ausführungsform vorgenommen wird, liegt im Rahmen des erfindungsgemäßen Konzepts.Any simple modification, equivalent change and alteration made according to the technical essence of the present invention for the above embodiment is within the scope of the inventive concept.

Claims (6)

Patentansprüchepatent claims 1. Ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophonarray eine wasserdichte Kabine, ein erstes Hydrophon, ein zweites Hydrophon, ein drittes Hydrophon, ein viertes Hydrophon und eine Halterung umfasst, wobei die Halterung mit einer wasserdichten Kabine verbunden ist, wobei die Halterung mit vier oberen Enden versehen ist, wobei das erste Hydrophon, das zweite Hydrophon, das dritte Hydrophon und das vierte Hydrophon jeweils an den vier oberen Enden der Halterung angeordnet sind, wobei die wasserdichte Kabine eine Erfassungskarte, eine Speicherkarte und einen Akku umfasst, wobei das erste Hydrophon, das zweite Hydrophon, das dritte Hydrophon und das vierte Hydrophon jeweils über die Signalleitung mit der Erfassungskarte verbunden sind, wobei die Erfassungskarte über die Signalleitung mit dem externen Host-Computer und der Speicherkarte verbunden ist, wobei der Akku mit der Erfassungskarte verbunden ist, um die Erfassungskarte mit Strom zu versorgen.1. A hydrophone array for sound monitoring of marine mammals, characterized in that the hydrophone array comprises a watertight booth, a first hydrophone, a second hydrophone, a third hydrophone, a fourth hydrophone and a mount, the mount being connected to a watertight booth, wherein the bracket is provided with four upper ends, wherein the first hydrophone, the second hydrophone, the third hydrophone and the fourth hydrophone are respectively arranged at the four upper ends of the bracket, the watertight cabin comprising a detection card, a memory card and a battery, wherein the first hydrophone, the second hydrophone, the third hydrophone and the fourth hydrophone are each connected to the acquisition card via the signal line, the acquisition card being connected to the external host computer and the memory card via the signal line, the battery pack connected to the acquisition card connected to connect the capture card to S to supply electricity. 2. Ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem ersten Hydrophon, dem zweiten Hydrophon, dem dritten Hydrophon, dem vierten Hydrophon, der Halterung und der wasserdichten Kabine durch wasserdichte Technologie hergestellt wird, um die Druckwiderstandsanforderungen zu erfüllen, wobei die wasserdichte Kabine aus Kunststoff, Edelstahl oder Titanlegierung besteht.2. A hydrophone array for sound monitoring of marine mammals according to claim 1, characterized in that the connection between the first hydrophone, the second hydrophone, the third hydrophone, the fourth hydrophone, the bracket and the watertight cabin is made by watertight technology to meet the pressure resistance requirements with the watertight cabin made of plastic, stainless steel or titanium alloy. 3. Ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophonsignal über einen wasserdichten Verbinder angeschlossen wird, wobei das Steuersignal des Host-Computers angeschlossen wird, bevor das System zu arbeiten beginnt, und das Steuersignal jedoch nicht angeschlossen wird, nachdem das System zu arbeiten beginnt, und das Array im eigenständigen Modus arbeitet.3. A hydrophone array for sound monitoring of marine mammals according to claim 1, characterized in that the hydrophone signal is connected via a waterproof connector, the control signal of the host computer is connected before the system starts to work, but the control signal is not connected, after the system starts to work, and the array works in standalone mode. 4. Ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsparameter des Hydrophonarrays,4. A hydrophone array for sound monitoring of marine mammals according to claim 1, characterized in that the operating parameters of the hydrophone array, einschließlich der Starterfassungszeit, der Abtastfrequenz und des Erfassungsmodus vom Host-Computer eingestellt werden, wobei der Erfassungsmodus eine kontinuierliche Erfassung, Intervallerfassung und Triggererfassung umfasst.including the start acquisition time, the sampling frequency and the acquisition mode can be set by the host computer, the acquisition mode including continuous acquisition, interval acquisition and trigger acquisition. 5. Ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das System im Triggermodus arbeitet, nur ein Hydrophon im Modus mit geringem Stromverbrauch arbeitet und wenn Signale in der Umgebung erkannt werden, sich alle 4 Hydrophone synchron zu erfassen beginnen.5. A hydrophone array for sound monitoring of marine mammals according to claim 1, characterized in that when the system operates in trigger mode only one hydrophone operates in low power mode and when signals are detected in the environment all 4 hydrophones start acquiring synchronously . 6. Ein Hydrophonarray zur Schallüberwachung von Meeressäugetieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Halterung ein räumliches reguläres Tetraeder bildet und sich die Seitenlänge des regulären Tetraeders gemäß dem Forschungsobjekt ändert.6. A hydrophone array for sound monitoring of marine mammals according to claim 1, characterized in that the mount forms a spatial regular tetrahedron and the side length of the regular tetrahedron changes according to the research object.
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