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AviEar:一种基于物联网的低功耗鸟类声学监测解决方案

2025/2/25 2:27:12 来源:https://blog.csdn.net/bit_mike/article/details/143676808  浏览:    关键词:AviEar:一种基于物联网的低功耗鸟类声学监测解决方案

中英文论文标题

  • 英文标题:AviEar: An IoT-based Low Power Solution for Acoustic Monitoring of Avian Species
  • 中文标题:AviEar:一种基于物联网的低功耗鸟类声学监测解决方案

作者信息

  • 作者:Ridhima Verma(IEEE学生会员)和 Suman Kumar
  • 作者单位:印度理工学院(IIT)Ropar,电气工程系,旁遮普140001

论文出处

  • 出处:IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. XX, NO. XX, XXXX 2024

论文主要内容

摘要
  • 论文介绍了AviEar,这是一款为监测鸟类物种而设计的新型无线传感器节点。该设备结合了MEMS麦克风、超低功耗ARM Cortex MCU和存储单元,能够无缝集成声学数据记录、板上信号处理、存储和基于云的上传,以便于远程监测。
  • 系统的特点是在1.443秒内快速检测目标物种,通过实时选择性记录和传输框架,实现了长达2个月的运行时间。
  • 通过现场实验,AviEar能够以99.6%的精确度、95%的召回率和97.2%的F1分数提供鸟类声学数据,展示了其适用于可持续监测解决方案的能力。
引言
  • 论文讨论了鸟类在维持全球生物多样性中的关键作用,并强调了由于人类活动压力,如森林砍伐、偷猎和气候变化,鸟类数量的下降。
  • 传统的监测方法由于在功率效率和数据存储方面的限制而常常不足,因此提出了AviEar,一个基于物联网的解决方案,用于远程监测鸟类物种。
相关工作和动机
  • 论文回顾了早期的鸟类监测方法,如沙跟踪足迹、横断面调查和雾网捕捉,这些方法劳动密集且缺乏连续数据捕获。
  • 讨论了现有的音频监测系统,如AudioMoth设备和Wildlife Acoustics Song Meter,并指出了它们的局限性,如高功耗、成本高和缺乏远程访问能力。
系统贡献
  • 提出了AviEar的设计和开发,这是一个低功耗无线传感器节点,用于声学监测鸟类物种。
  • 开发的系统能够实时记录、处理和传输声学数据,可以部署在偏远地区独立运行。
  • 提出了一种计算快速的目标物种特定算法,以减少功耗。
  • 通过现场实验,证明了系统在8 kHz采样率下可以流式传输鸟类音频测量数据长达2个月。
  • 在农田中部署AviEar进行鸟类叫声监测,并通过IoT平台验证了收集数据的全面性。

 

提出的系统架构
  • 论文提供了AviEar的端到端架构概述,包括其不同的子单元和互连。
  • 详细介绍了AviEar的硬件实现,包括系统芯片(SoC)、外围组件和电源控制及充电模块。

 

系统实施
  • 论文详细说明了AviEar的实施细节,包括数据采集、检测算法的实现和数据检索机制。
实验设置和结果
  • 论文评估了AviEar系统的性能,通过在IIT Ropar校园丰富的鸟类环境中进行的现场实验。
  • 讨论了记录数据的有效性,并使用BirdNET API对不同鸟类叫声进行了分类。
功耗分析
  • 论文分析了AviEar的功耗,并与现有的音频记录单元进行了比较。
与现有技术的比较
  • 论文比较了AviEar与现有的基于边缘的鸟类声学监测系统,并讨论了其优势。
应用
  • 论文讨论了AviEar在生物多样性评估、迁移模式研究、远程监测和早期预警系统中的应用。
结论
  • 论文总结了AviEar的特点,包括其在低功耗、成本效益和可靠的数据传输到云端方面的优势,并提出了未来的工作方向。

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