基于VMD-Hilbert变换的大型网箱养殖鱼群声特性研究

为解决养殖户很难监测到自己养殖鱼类的行为状态与投料反馈的问题,针对大型半潜平台“澎湖”号网箱养殖鱼群进行了昼夜连续的被动声学监测。结合昼夜时频分析结果,获得人工投料、投料机自动投料、外来船舶惊扰及深夜安静状态等4个时段的噪声频带及声压级分布特性。时频分析结果显示大范围自动投料下测得的鱼群活跃度明显高于其他状态,相对海洋环境背景噪声的声强度高出30 dB左右。外来船舶惊扰时测得的鱼群噪声强度高出人工投料时刻9 dB左右。深夜鱼群处于安静状态,鱼群活跃度最低,噪声声压级约为70~75 dB。通过变分模态分解(VMD:Variational Mode Decomposition)对时域信号进行模态分解,获得Hilbert谱分析显示:IMF1为鱼群拍打和泳动噪声高频噪声分量,IMF2为金鲳鱼摄食及活动噪声,频带位于1 100~3 000 Hz。石斑鱼进食及活动噪声频带为300~1 100 Hz,是第3阶IMF(Intrinsic Mode Function)分量的主要构成。希尔伯特边际谱在600~700 Hz频带范围内出现峰值,鱼群的生物噪声能量占比最高。研究海洋鱼群发声特性、行为状态与环境背景关系,预期为投饵调控、海上施工及网箱养殖鱼群种群分类研究提供基础。