[发明专利]应用蝙蝠回声定位声波测定识别蝙蝠种类的方法

说明书

技术领域

本发明属于动物种类测定识别方法，具体涉及应用蝙蝠回声定位声波测定识别蝙蝠种类的方法

背景技术

蝙蝠属哺乳纲翼手目(Chiroptera)，是世界上分布最广、进化最成功的哺乳动物类群之一，具有特殊的回声定位生态行为，同时，蝙蝠主要以昆虫为食，是森林病虫害最有效的防治者。然而近年来，由于生境破碎化、人为滥杀等原因，蝙蝠种群的数量逐年下降，对其开展深入研究和保护工作迫在眉睫。但在对蝙蝠的保护和研究中，由于蝙蝠活动习性和行为的特殊性，捕捉和种类鉴别都具有一定的难度。目前主要通过蝙蝠形态特征观察鉴定蝙蝠的种类，但鉴定的准确度依赖于研究者的经验和能力。

蝙蝠几乎完全靠回声定位捕食猎物并获得关于周围生态环境的信息，回声定位的研究在国际上一直是蝙蝠研究中的热点和重点。同时，同种蝙蝠个体的回声定位声波具有相对一致性，而种间声波信号具有一定的差异性，因此，种间回声定位声波的比较研究可以确定研究区域内蝙蝠的种类，并阐明种间差异与蝙蝠捕食策略的相关性。

关于蝙蝠的声学研究使用的通常是多变量统计，尤其是判别功能分析。基于判别功能分析原理的探测仪器对蝙蝠通常只能鉴定到属的水平，很难鉴别到种的水平。近几年，一些学者将回声定位声波与人工神经网络相结合判别蝙蝠种类(Vaughan 1997b；Fukui et al.，2004)，例如Burnett和Masters应用人工神经网络中的信息反馈网络和自组图方法将大棕蝠不同个体的叫声进行归类，能准确地识别出50％的个体；Parsons和Jones应用这项技术对英国12种蝙蝠进行分类，准确率达到87％。

发明内容

为了统计某一区域蝙蝠种类及数量分布情况，克服研究人员野外工作的困难，本发明提供一种根据蝙蝠声波自动测定识别蝙蝠种类及统计蝙蝠数量的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：系统由信号采集模块、信号预处理模块和识别模块三部分组成。信号采集模块由超声波监听仪(U30，Ultra Sound Advice，UK)和超声波处理仪(PUSP，Ultra Sound Advice，UK)组成；信号预处理模块由DSP，FLASH和数据RAM组成，对采样模块送来的数据进行预处理，对采样信号进行端点检测，并将个体声波提取出来；识别模块包括特征向量提取(包括回声定位声波特征及小波包分解能量参数)以及神经网络识别。在本系统中，软件处理部分由端点检测、特征参数提取、神经网络识别三部分组成。

该发明通过对回声定位声波的采集和处理，能够根据统计学的原理判断特定研究区内蝙蝠种类及分布情况，并可能发现本系统数据库中未有的蝙蝠种类，便于研究人员发现新的蝙蝠物种。本发明对四种菊头蝠的回声定位声波进行三层小波包分解，提取各频率通道的能量作为特征参数，然后用训练样本对BP神经网络进行训练，使其能够根据输入参数识别四种菊头蝠。用未用于训练的声波样本检验，四种菊头蝠的识别率可同时达到97％以上。

附图说明

附图为应用蝙蝠回声定位声波测定识别蝙蝠种类的方法的步骤示意图。

具体实施方式

应用蝙蝠回声定位声波测定识别蝙蝠种类的方法主要有以下步骤：

1、信号采集：信号采样是通过使用超声波监听仪接收超声波(采样频率441kHz)，通过线路传输到超声波处理仪将超声波转换为原频率的1/10后，通过线路传送至DSP缓冲区；

2、蝙蝠个体回声定位信号的获得：蝙蝠个体叫声信号的获得需要解决两个问题，一是有无蝙蝠叫声的判断；二是群体叫声和个体叫声的区别。