一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法及系统

技术领域

本发明描述的实施方式总体上涉及野生动物保护技术领域，更具体而言，涉及一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法及系统。

背景技术

鲸豚类是生态系统的顶级生物，在生态系统中扮演着重要的作用，此外，通过食物链的捕食作用，鲸豚类在全球碳循环也起到了重要的作用。鲸豚类除了具有巨大的生态服务功能，例如能带动当地的旅游观鲸产业之外，鲸豚类的声呐系统具有重要的仿生价值，其精准度和先进行是目前的人工声呐所无法匹及的。

在我国，所有的鲸豚类的保护等级都至少是国家二级，而分布在中国沿海水域的中华白海豚，分布在长江中下游干流等水域的长江江豚以及沿海水域的布氏鲸都是我国的国家一级重点野生保护动物。所有的鲸豚类物种在我国都至少是国家二级保护动物以上的保护等级。

但是随着全球气候变化的加剧以及人类活动的猛增，鲸豚类受到了人类活动的干扰的强度和严重程度越来越严峻，全球范围内鲸豚类的数量正在以惊人的速度下降，鲸豚类的保护也变得越来越迫切，保护形式越来越严峻。

鲸豚类由于各种原因误入危险的水体施工和爆破水域、鲸豚类误入拖网渔船的渔网所围捕的水域或者海洋鲸豚类误入内河系统中的现象时常发生，如何将这些鲸豚类从危险的水域驱赶走便显得十分迫切。

现有的技术中有包括技术1：施工海域中华白海豚声学驱赶保护方法CN104145939A公开了一种通过声墙驱赶法，即利用船舶的两舷各安装一排一定间隔的杠体，驱赶时通过不断地敲击杠体，产生一道声墙屏障，从而打到阻止中华白海豚误入危险区域的目的。另外还可以将声墙驱赶法和噪音驱赶法结合使用，或者使用声学仪器驱赶法和气泡帷幕驱赶法来促使中华白海豚迅速逃离施工水域的方法。所采用的技术手段就是通过向水体引入人工敲击竹杠的噪音(声强驱赶法)或者是通过船舶不规则变速行驶，发出大小不规则的噪音(噪音驱赶法)，又或者是向水体播放通过计算机随机生成的信号(频率超过10千赫兹，强度高于水体背景噪音20分贝)来实现对中华白海豚的驱赶作用。技术2：一种施工水域长江江豚声驱赶保护装置及方法CN109392890A公开了一种长江江豚声驱赶保护装置(声学驱赶仪)以及将声学驱赶仪安装一定的间隔固定在施工现场附近水域对长江江豚进行驱赶的方法。所使用的声学驱赶信号也是计算机随机生成的信号(声信号的频率为40-140千赫兹，声音的强度为90-170分贝，声信号的持续时间为30-120微妙，声音信号的间隔时间为2-200毫秒)。技术3：一种基于导爆管警示的海洋哺乳动物声学驱赶方法CN112414239A公开了一种基于导爆管警示的海洋哺乳动物声学驱赶方法。然而出于安全考虑，包括对施工操作的人员的安全以及动物的安全角度出发，水下爆破操作已经处于高度管制状态。另外，水下爆破产生的水下冲击波的能量通常比较高，很容易对鲸豚类动物照成听觉损伤，甚至是永久性的听力损伤。

目前，现有技术都是通过向水体播放人工噪音或者制造人工噪音来达到对鲸豚类进行驱赶的目的。由于播放的人工噪音都是计算机生成的信号，这些人工合成信号的生物学功能不得而知，对鲸豚类参数的驱赶效应难以评价。另外，通过向水体引入大量的人为水体噪音，也不可避免地对鲸豚类产生一定的影响和损伤。如何更有效的对处于危险水域的鲸豚类进行有效的驱赶，便成了鲸豚类保护工作者急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法，包括：

对目标水体中的所有的鲸豚类物种进行统计，得到每个所述鲸豚类物种的种类；

对各类所述鲸豚类物种的天敌进行统计，得到各类所述鲸豚类物种的天敌物种；

根据所述天敌物种建立声信号库；所述声信号库包括各类所述鲸豚类物种的天敌物种的声信号；

对所述目标水体中的目标鲸豚类进行鉴定，得到所述目标鲸豚类的种类；

根据鉴定得到的所述目标鲸豚类的种类在所述声信号库中进行检索，得到相应的天敌物种的目标声信号，并将所述目标声信号进行声音回放，以将所述目标鲸豚类进行驱赶。

优选地，所述对目标水体中的所有的鲸豚类物种进行统计，得到每个所述鲸豚类物种的种类，包括：

通过文献检索和问卷调查的方式对所述鲸豚类物种进行统计，得到所述鲸豚类物种的种类。

优选地，所述对目标水体中的所有的鲸豚类物种进行统计，得到每个所述鲸豚类物种的种类，包括：

通过目视考察和声学考察的方式对所述鲸豚类物种进行分析，得到所述鲸豚类物种的种类。

优选地，所述对各类所述鲸豚类物种的天敌进行统计，得到各类所述鲸豚类物种的天敌物种，包括：

通过文献检索和问卷调查的方式对所述鲸豚类物种的天敌进行分析统计，得到所述鲸豚类物种的天敌物种。

优选地，所述根据所述天敌物种建立声信号库，包括：

采用文献检索的方式获取所述天敌物种的原始声音文件，并根据所述原始声音文件确定所述声信号；或

通过现场实验记录的方式获取所述天敌物种的所述声信号。

优选地，所述对所述目标水体中的目标鲸豚类进行鉴定，得到所述目标鲸豚类的种类，包括：

对所述目标鲸豚类进行拍照，得到所述目标鲸豚类的现场图片；

根据鲸豚类鉴定图集对所述现场图片进行比对，以确定所述目标鲸豚类的种类。

优选地，将所述目标声信号进行声音回放，以将所述目标鲸豚类进行驱赶，包括：

将声回放装置设置在所述目标水体中；

利用所述声回放装置播放所述目标声信号，以将所述目标鲸豚类驱散至所述目标水体外。

一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶系统，包括：

第一统计模块，用于对目标水体中的所有的鲸豚类物种进行统计，得到每个所述鲸豚类物种的种类；

第二统计模块，用于对各类所述鲸豚类物种的天敌进行统计，得到各类所述鲸豚类物种的天敌物种；

信号库建立模块，用于根据所述天敌物种建立声信号库；所述声信号库包括各类所述鲸豚类物种的天敌物种的声信号；

鉴定模块，用于对所述目标水体中的目标鲸豚类进行鉴定，得到所述目标鲸豚类的种类；

驱赶模块，用于根据鉴定得到的所述目标鲸豚类的种类在所述声信号库中进行检索，得到相应的天敌物种的目标声信号，并将所述目标声信号进行声音回放，以将所述目标鲸豚类进行驱赶。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法及系统，包括：对目标水体中的所有的鲸豚类物种进行统计，得到每个所述鲸豚类物种的种类；对各类所述鲸豚类物种的天敌进行统计，得到各类所述鲸豚类物种的天敌物种；根据所述天敌物种建立声信号库；所述声信号库包括各类所述鲸豚类物种的天敌物种的声信号；对所述目标水体中的目标鲸豚类进行鉴定，得到所述目标鲸豚类的种类；根据鉴定得到的所述目标鲸豚类的种类在所述声信号库中进行检索，得到相应的天敌物种的目标声信号，并将所述目标声信号进行声音回放，以将所述目标鲸豚类进行驱赶。本发明能够更有效的对处于危险水域的鲸豚类进行驱赶，进而实现对鲸豚类进行保护的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的实施例中的基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法的流程图；

图2为本发明提供的实施例中的驱赶流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。

本发明的目的是提供一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法及系统，能够更有效的对处于危险水域的鲸豚类进行驱赶。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的实施例中的基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法的流程图，如图1所示，本发明提供了一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法，包括：

步骤100：对目标水体中的所有的鲸豚类物种进行统计，得到每个所述鲸豚类物种的种类；

步骤200：对各类所述鲸豚类物种的天敌进行统计，得到各类所述鲸豚类物种的天敌物种；

步骤300：根据所述天敌物种建立声信号库；所述声信号库包括各类所述鲸豚类物种的天敌物种的声信号；

步骤400：对所述目标水体中的目标鲸豚类进行鉴定，得到所述目标鲸豚类的种类；

步骤500：根据鉴定得到的所述目标鲸豚类的种类在所述声信号库中进行检索，得到相应的天敌物种的目标声信号，并将目标声信号进行声音回放，以将所述目标鲸豚类进行驱赶。

图2为本发明提供的实施例中的驱赶流程图，如图2所示，本实施例中具体的驱赶流程包括五个步骤，具体为：鲸豚类物种的种类确认、各种鲸豚类的天敌物种的确定、各种鲸豚类的天敌物种的声信号库的建立、目标驱赶鲸豚类的确定和目标驱赶鲸豚类的天敌信号的回放和驱赶。

优选地，所述步骤100具体包括：

通过文献检索和问卷调查的方式对所述鲸豚类物种进行统计，得到所述鲸豚类物种的种类。

优选地，所述步骤100还可以包括：

通过目视考察和声学考察的方式对所述鲸豚类物种进行分析，得到所述鲸豚类物种的种类。

具体的，鲸豚类物种的种类确认就是对研究水体中的所有的鲸豚类物种的种类进行统计。全球范围而言，鲸豚类主要分为齿鲸类和须鲸类，其中齿鲸有超过70种，须鲸有超过十多种。

进一步地，为了获得某一水域鲸豚类物种的种类，可以采取的方法包括文献和问卷调研和现场调查的方式。文献和问卷调研可以通过检索相关文献资料获得水域鲸豚类物种的种类，也可以对相关人员，例如渔民进行问卷调查获得水域鲸豚类物种的种类。现场调查的方式主要包括目视考察和声学考察两种方式获得水域鲸豚类物种的种类。鲸豚类物种中第k种物种满足k∈1～N，N代表水域中鲸豚类物种的总数。

优选地，所述步骤200具体包括：

通过文献检索和问卷调查的方式对所述鲸豚类物种的天敌进行分析统计，得到所述鲸豚类物种的天敌物种。

具体的，各种鲸豚类的天敌物种的确定就是对各种鲸豚类的所有天敌物种进行确定，其具体方法包括文献检索和问卷调查分析。

第k类鲸豚类物种的第m种天敌物种为A(k,m),k∈1～N，m∈1～N

优选地，所述步骤300具体包括：

采用文献检索的方式获取所述天敌物种的原始声音文件，并根据所述原始声音文件确定所述声信号；或

通过现场实验记录的方式获取所述天敌物种的所述声信号。

具体的，各种鲸豚类的天敌物种的声信号库的建立可以通过文献检索和现场实验记录的方式获得。鲸豚类的天敌物种的声信号可以通过文献检索方式获得相关物种的天敌的声信号的原始声音文件。也可以通过现场实验记录的方式获得。现场实验记录鲸豚类天敌物种的声信号包括鲸豚类的天敌物种的追踪和鲸豚类的天敌物种的声信号记录。

其中，A(k,m)的第z种声信号类型为B(k,m,z)，k∈1～N，m∈1～N

优选地，所述步骤400具体包括：

对所述目标鲸豚类进行拍照，得到所述目标鲸豚类的现场图片；

根据鲸豚类鉴定图集对所述现场图片进行比对，以确定所述目标鲸豚类的种类。

具体的，目标驱赶鲸豚类的确定就是对水体中需要驱赶的鲸豚类的种类进行确定。当鲸豚类由于各种原因误入危险的水体施工水域、误入拖网渔船的渔网所围捕的水域或者海洋鲸豚类误入内河系统时，我们就需要对这些鲸豚类进行相应的驱赶。

进一步地，对进入危险水体的鲸豚类进行鉴定，并对其所属的物种进行确定。可以对进入危险水体的鲸豚类进行高清拍照，然后通过和鲸豚类的标准鉴定图集进行比对，对进入危险水体的鲸豚类进行物种鉴定。

作为一种可选的实施方式，本实施例中第五个流程为目标驱赶鲸豚类的天敌信号的检索、回放和驱赶，其包括目标驱赶鲸豚类的天敌物种及其声信号库的检索和目标驱赶鲸豚类的天敌信号的回放和驱赶。

其中，目标驱赶鲸豚类的天敌物种及其声信号库的检索就是根据确定的鲸豚类物种的种类，到已经建立的各种鲸豚类的天敌物种的声信号库中进行检索并确定相应的天敌物种的声信号。

目标驱赶鲸豚类的天敌信号的回放和驱赶就是将目标驱赶鲸豚类的天敌信号通过声音回放的方式播放入水体中，进而将目标驱赶鲸豚类驱赶出危险的水域。目标驱赶鲸豚类的天敌信号的回放和驱赶主要包括天敌信号的声回放装置的准备和鲸豚类天敌信号的声回放和诱引。

天敌信号的声回放装置的准备主要包括信号回放控制中心、信号采集卡、信号滤波器、信号放大器、示波器和水下扬声器等部件，为了方便野外操作，也可以将上述相关的部件集成到一个水密性好的盒子中。

鲸豚类天敌信号的声回放和诱引就是将鲸豚类天敌信号经声回放装置播放入水体中，目标驱赶鲸豚类听到这种回放的天敌生物的声信号而做出逃避的行为并逃离相关水域，进而达到声学驱赶的目的。

优选地，步骤500具体包括：

将声回放装置设置在所述目标水体中；

利用所述声回放装置播放所述目标声信号，以将所述目标鲸豚类驱散至所述目标水体外。

此处介绍一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法用于误入潜在的危险水体中的鲸豚类的实施例。

鲸豚类由于各种原因误入潜在的危险水体时，例如误入水体爆破施工区域或者是误入拖网渔船的渔网所围捕的水域时，可以采用一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法将这些误入危险水域的鲸豚类驱赶走，使他们离开这些危险水域。当鲸豚类误入水体爆破施工区域时，通过一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法将这些误入潜在危险水域的鲸豚类驱赶到施工区域以外的水域。当鲸豚类误入拖网渔船的渔网所围捕的水域时，通过一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法将这些误入围网的鲸豚类从围网的开口处驱赶到围网以外的安全水域。

此外再介绍一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法用于误入内河系统的海洋鲸豚类的实施例。

由于渗透压原因，海洋鲸豚类误入内河系统中会随着时间的推移而导致渗透压调节失衡而最终导致死亡，因此误入内河的海洋鲸豚类需要得到及时的引导让他们尽快的回到海洋里去。当海洋鲸豚类误入内河系统中，可以通过一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶方法将这些误入内河的鲸豚类驱赶回大海。

本实施例还提供了一种基于天敌声信号的鲸豚类声学驱赶系统，包括：

第一统计模块，用于对目标水体中的所有的鲸豚类物种进行统计，得到每个所述鲸豚类物种的种类；

第二统计模块，用于对各类所述鲸豚类物种的天敌进行统计，得到各类所述鲸豚类物种的天敌物种；

信号库建立模块，用于根据所述天敌物种建立声信号库；所述声信号库包括各类所述鲸豚类物种的天敌物种的声信号；

鉴定模块，用于对所述目标水体中的目标鲸豚类进行鉴定，得到所述目标鲸豚类的种类；

驱赶模块，用于根据鉴定得到的所述目标鲸豚类的种类在所述声信号库中进行检索，得到相应的天敌物种的目标声信号，并将所述目标声信号进行声音回放，以将所述目标鲸豚类进行驱赶。

本发明的有益效果如下：

(1)环境安全性高。本发明向水体中回放的信号来源于鲸豚类的天敌生物的声信号，是将采集到的鲸豚天敌生物的声信号高保真的回放入水体中，实验过程中可以避免了向水体中引入噪音污染。

(2)生物安全性高。本发明向水体中回放的信号来源于鲸豚类的天敌生物的声信号，播放的信号是生物来源，而不是人工电子模拟和生成的信号，对水体的水生生物而言具有更强的生物安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。