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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2016.tde-14062016-103939
Document
Author
Full name
Alexander Alvarez Rosario
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Padovese, Linilson Rodrigues (President)
Fernandez, Francisco Javier Ramirez
Martins, Flavius Portella Ribas
Morgan, Manuel Alfredo Caldas
Thomaz, Carlos Eduardo
Title in Portuguese
Sistema para monitoramento e análise de paisagens acústicas submarinas.
Keywords in Portuguese
Bioacústica (Monitoramento)
Detecção de eventos bioacústicos submarinos
Instrumentação de acústica submarina
Instrumentos de sinais acústicos
Monitoramento acústico passivo submarino
Processamento de sinais acústicos submarinos
Abstract in Portuguese
O Monitoramento Acústico Passivo (PAM) submarino refere-se ao uso de sistemas de escuta e gravação subaquática, com o intuito de detectar, monitorar e identificar fontes sonoras através das ondas de pressão que elas produzem. Se diz que é passivo já que tais sistemas unicamente ouvem, sem perturbam o meio ambiente acústico existente, diferentemente de ativos, como os sonares. O PAM submarino tem diversas áreas de aplicação, como em sistemas de vigilância militar, seguridade portuária, monitoramento ambiental, desenvolvimento de índices de densidade populacional de espécies, identificação de espécies, etc. Tecnologia nacional nesta área é praticamente inexistente apesar da sua importância. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o desenvolvimento de tecnologia nacional no tema através da concepção, construção e operação de equipamento autônomo de PAM e de métodos de processamento de sinais para detecção automatizada de eventos acústicos submarinos. Foi desenvolvido um equipamento, nomeado OceanPod, que possui características como baixo custo de fabrica¸c~ao, flexibilidade e facilidade de configuração e uso, voltado para a pesquisa científica, industrial e para controle ambiental. Vários protótipos desse equipamento foram construídos e utilizados em missões no mar. Essas jornadas de monitoramento permitiram iniciar a criação de um banco de dados acústico, o qual permitiu fornecer a matéria prima para o teste de detectores de eventos acústicos automatizados e em tempo real. Adicionalmente também é proposto um novo método de detecção-identificação de eventos acústicos, baseado em análise estatística da representação tempo-frequência dos sinais acústicos. Este novo método foi testado na detecção de cetáceos, presentes no banco de dados gerado pelas missões de monitoramento.
Title in English
System for monitoring and analysing underwater acoustic landscapes.
Keywords in English
Underwater acoustic instrumentation
Underwater acoustics signal processing
Underwater bio-acoustic event detection
Underwater passive acoustic monitoring
Abstract in English
Passive Acoustic Monitoring (PAM) refers to the use of systems to listen and record underwater soundscape, in order to detect, track and identify sound sources through the pressure waves that they produce. It is said to be passive as these systems only hear, not put noise in the environment, such as sonars. Underwater PAM has various application areas, such as military surveillance systems, port security, environmental monitoring, development of population density rates of species, species identification, etc. National technology in the field is practically nonexistent despite its importance. In this context, this paper aims to contribute to the national technology development in the field by designing, building, and operating a self-contained PAM equipment, also developing signal-processing methods for automated detection of underwater acoustic events. A device, named "OceanPod"which has characteristics such as low manufacturing cost, flexibility and ease of setup and use, intended for scientific, industrial research and environmental control was developed. Several prototypes of the equipment were built and used in several missions at seawaters. These missions monitoring, enabled start creating an acoustic database, which provided the raw material for the automated acoustic events detectors and realtime test. Additionally, it is also proposed a new method of detecting, identifying sound events, based on statistical analysis of the time-frequency representation of the acoustic signals. This new method has been tested in the detection of cetaceans present in the database generated by missions monitoring.
 
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Publishing Date
2016-06-15
 
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