Глава 3. ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА "ЛОСЬ - moose

Реклама
- 51 Глава 3.
Т Е Л Е М Е Т Р И Ч Е С К А Я
"Л О С Ь - 3"
И
С И С Т Е М А
О П Т И М А Л Ь Н Ы Е
Р А Б О Т Ы
С
М Е Т О Д Ы
Н Е Й
3.1. Общие требования к аппаратуре для передачи
информации
о состоянии животного
Системы радиопрослеживания дают только информацию о
место-
положении животного, о его перемещениях. По данным непрерывного
прослеживания можно судить о суточном ритме
активности
зверя,
но лишь в самых общих чертах.
За рубежом радиометки зачастую снабжают "датчиками активности", изменяющими период повторения импульсов в зависимости
механических
колебаний
корпуса
передатчика.
Мы
от
изготовили
несколько таких радиометок, а также испытали образец
американ-
ского
наблюдать
производства.
Имея
возможность
животное, мы иногда обнаруживали,
животном начинал давать
что
сигнал,
визуально
передатчик
соответствующий
в
активности (из-за колебаний ошейника
время пастьбы - состоянию покоя.
такт
Вероятно,
аналогичного датчика могла быть
причиной
на
лежащем
двигательной
дыханию),
а
ненадежная
получения
во
работа
данных
о
чрезвычайно неритмичном поведении серны (Pepin et.al., 1989).
Более надежным представляется метод
оснащенных
простыми
радиометками
определения
животных,
основанный
регистрации изменения амплитуды радиосигнала
1986). Метод наиболее надежен при
принятых
данных
(Nams,
1989).
(Соколов,
микрокомпьютерной
Мы
передатчика еще одним способом. Из-за
определяли
неподвижности
сдвиг постоянен, а
.
в
случае
передатчика
даже
весьма
и
на
Сухов,
обработке
перемещение
интерференции
пеленг не всегда точно совпадает с направлением на
однако в случае
поведения
радиоволн
радиометку,
приемника
небольших
этот
сдвигов
- 52 меченого животного (на 1-2 метра) появляются колебания пеленга,
которые приблизительно равны 1
угл.град.,
вполне
могут
быть
обнаружены и свидетельствуют о движениях животного.
Все
эти
способы
наблюдали, как
обладают
лоси,
существенным
косули,
олени
недостатком.
длительное
время
неподвижно в случае опасности. Считать это состояние
ным"
вряд
ли
целесообразно.
точную
Наиболее
Мы
стоят
"неактив-
и
подробную
информацию о состоянии животного в каждый момент времени
могут
дать только телеметрические системы, передающие физиологические
параметры.
Зарубежные фирмы-производители
уделяют
внимания
выпуску
такой
Вероятно, это связано с тем,
что
радиометок
практически
телеметрической
исследователи
аппаратуры.
недооценивают
возможности, предоставляемые телеметрией, несмотря на
передача
раньше,
физиологической
чем
информации
то,
что
осуществлена
впервые
радиопрослеживание (Fuller,
не
Gordon,
1948).
Все
работы, судя по литературным данным, выполнены на "самодельной"
аппаратуре
(Соколов
Безносиков,
1972,
и
др.,
1979,
Cederlund
Brown, Taylor, 1984), и
et.al.,
разнообразие
передающей и приемной аппаратуры свидетельствует об
общих
подходов
et.al., 1984,
к
решению
Schwartz
этой
et.al.,
технической
1984).
отдельные вопросы, касающиеся датчиков
et.al., 1969),
1989),
способов
записи
способов кодирования
Dudemaine,
1975,
физиологической
Morhardt,
телеметрии
местоположения животного.
отсутствии
задачи
Подробно
(Davis
разработаны
(Kimmich, 1980,
сигналов
схем
(Kreeger
Geddes
et.al.,
(Jacobsen, Stuart, 1978, Francaz,
1972).
не
В
1979,
Зарубежные
рассчитаны
случае
изучения
на
системы
для
определение
копытных
такая
потеря информации, как правило, недопустима.
В СССР производились
.
серийно
медицинские
телеметрические
- 53 системы, однако
дальность
их
("Спорт"), что существенно
мента
и
позволяло
действия
не
ограничивало
работать
только
превышает
возможности
в
загонах
200
м
экспери-
(Богомолова,
Курочкин, 1984).
При разработке к телеметрической системе "Лось-3"
предъяв-
лялись следующие требования:
1. Аппаратура должна быть совместима по сетке частот и мощности
с системой "Лось-2". Должна обеспечиваться возможность пеленгации передатчиков "Лось-3" приемниками "Лось-2".
2. Аппаратура должна удовлетворять всем
требованиям,
перечис-
ленным в п. 2.1.
3.2. Способы кодирования биологической информации
Очевидно,
что
при
выбор рабочих частот,
разработке
типов
биотелеметрических
излучающих
антенн
и
систем
источников
питания определяются почти теми же начальными условиями, что
практи-
при разработке систем прослеживания, и поэтому решения
чески
совпадают.
количество
Дополнительными
телеметрической
условиями
информации,
являются
подлежащей
Соответственно, новой задачей оказывается выбор
рования,
обеспечивающего
необходимую
наименьших энергетических затратах.
Основная
передаче.
трудность
трудностями,
разработчик
чем
при
встречается
здесь
мощность
проектировании
с
системы
Способ кодирования должен существенно зависеть от
именно информация будет передаваться
по
при
здесь
информации
передат-
чика, чем для прослеживания. Так как емкость источника
ограничена,
коди-
передачи
заключается в том, что для передачи телеметрической
требуется, как правило, существенно большая
вид,
способа
скорость
и
еще
питания
большими
прослеживания.
того,
какая
радиотелеметрическому
каналу.
Для передачи данных о температуре тела
.
достаточно
сделать
- 54 период
повторения
импульсов
радиометки
температуре датчика. Путем простой замены
управляемым мультивибратором оказалось
передатчик
"Лось-2"
для
целей
пропорциональным
блока
1
(рис.
12)
возможным
приспособить
температурной
телеметрии.
Наибольший период 1-1,5 с, длительность самого импульса - 35-50
мс для обеспечения совместимости с системой "Лось-2".
Сложнее задача передачи данных о частоте
сердечных
щений (ЧСС). Наиболее экономичный способ, при
сердечному сокращению соответствует один
как оказалось,
имеет
существенные
Джекобсеном и Стюартом
тельная
обработка
(Jacobsen,
информации
недостатки,
при
этом
и
"хороших"
датчиков,
рассмотренные
Предвари-
способе
кодирования
требует
свободных
движений животного. Наш опыт показывает, что в
каждому
передатчика,
1978).
производится уже на передающей стороне, что
энергозатрат
котором
импульс
Stuart,
сокра-
от
некоторых
помех
случаях
от
обрыва
проводов, соединяющих датчики с передатчиками, потери
передат-
чика (и, очевидно, гибели животного)
если
радиоизлучение,
не
принять специальных мер (подача сигнала тревоги), прекращается,
и уже невозможно найти животное
или
передатчик.
Практически,
животные всегда обрывали провода раньше, чем бывали
ваны батареи - максимум через несколько суток
израсходо-
после
установки
передатчика. По этим причинам при разработке системы "Лось-3" в
качестве
основного
был
выбран
режим
непрерывной
передачи
радиосигнала.
При передаче
электрокардиограммы
граммы (ЭЭГ), электромиограммы
(ЭМГ)
(ЭКГ),
электроэнцефало-
вообще
нельзя
импульсным режимом передачи. Приходится
выбирать
кратной и
(УМ).
двойной
помехозащищенность
передачи
.
с
помощью
угловой
и
модуляцией
энергетически
шумоподобных
более
сигналов
обойтись
между
Имеющие
однолучшую
выгодные
способы
требуют
слишком
- 55 сложных и
дорогостоящих
кодирующих
устройств
на
передающей
стороне, кроме того, в СССР запрещено использовать шумоподобные
сигналы в аппаратуре широкого применения
ввиду
контроля. Если не предполагается работа на
стях,
то,
как
показали
предельных
эксперименты,
обеспечивают системы с двойной угловой
затрудненности
наилучшую
реально,
то
точность
(частотной)
(ЧМ). Однако, если смириться с некоторой потерей
всегда проявляющейся
дально-
заметно
модуляцией
точности,
большую
не
дальность
могут обеспечить системы с однократной УМ.
Особого внимания заслуживает проблема записи фетальной
(Jenkins, 1986,
получаемых
1986).
Abouleish,
результатов
Амплитуда
Johnson,
(Martin,
полезного
не
и
Gingerich,
сигнала
практически невозможно получить
и по которой можно было бы
1986)
интерпретации
1976,
настолько
запись,
Wiswell,
мала,
свободную
от
определить
только
ЭКГ
что
помех,
ЧСС,
но
и
воспроизвести форму кривой ЭКГ плода.
Как показала практика
применения
источниками самых значительных и
телеметрических
неустранимых
помех
несовершенные датчики телеметрических сигналов,
а
передачи
ЭКГ
все
про-
Бессмысленно
бегущего
помехи от смещения электродов сводят на нет
являются
также
вода, соединяющие датчики с входами передатчиков.
применение двойной ЧМ для
систем,
лося,
ее
т.к.
преимуще-
ства. Исходя из этих соображений, в передатчиках для ЭКГ, ЭМГ и
ЭЭГ в системе "Лось-3" применена именно
однократная
частотная
модуляция.
Эта система рассчитана на одновременное использование до
одноканальных
передатчиков,
укрепляемых
применяться те же приемники, что и в
на
животных.
Могут
системе
"Лось-2".
Кроме
того, необходимы дешифраторы по числу задействованных
менно
.
каналов. Рабочие частоты
-
те
8
же,
что
и
одновреу
системы
- 56 "Лось-2".
Обеспечена
"Лось-3" и
возможность
пеленгации
передатчиков
одновременной работы на остальных каналах
ток типа "Лось-2". Мощность,
в
соответствии
разрешением на использование радиочастот, не
с
радиоме-
выданным
должна
нам
превышать
30 мВт, но в большинстве случаев используются меньшие мощности.
Отклонение
частоты
от
номинала
не
30*10-6,
более
полоса,
занимаемая в эфире, не более 2 кгц, обычно до 1 кГц.
3.3. Передатчики "Лось-3"
Принципиальная схема передатчика для передачи ЭКГ приведена
на рис. 14. Блок 1 - усилитель биопотенциалов, имеющий
коэффи-
циент усиления 20-100. Остальное усиление
параме-
трическим путем.
которого - в
Блок
2
использовании
-
задающий
достигается
генератор,
особенность
сдвигающего последовательного
LC-
контура вместо обычно применяемой емкости. Контур в
коллектор-
ной цепи настроен на 5 гармонику
кварцевого
резонатора. В
отличие
от
основной
задающего
частоты
генератора
"Лось-2",
котором кварцевый резонатор возбуждался
непосредственно
механической гармонике, здесь резонатор
работает
частоте, и требуемая гармоника выделяется
на
5
основной
коллекторным
ром. Блок 3 - выходной усилитель - такой же, как в
на
в
конту-
передатчике
"Лось-2".
Монтаж, размеры блоков,
их
заливка
полностью
аналогичны
описанным для "Лося-2". В основном использовался вариант сборки
в корпусе, рассчитанном на батарею 3РЦ-53, как наиболее универсальный: на новорожденного лосенка можно было установить легкий
передатчик (массой 60 г), а для
установки
на
взрослого
этот же передатчик подсоединяли к контейнеру с батареей
или 3РЦ-85. Особый вариант сборки применялся
радиомикрофона.
Для
обеспечения
для
многоканальной
лося
ТХЛ-10
изготовления
записи
мы
устанавливали на животное столько передатчиков, сколько каналов
.
- 57 -
Рис. 14. Принципиальная схема передатчика "Лось-3".
Конструкция катушек и марки провода те же, что для
"Лось-2" (см. рис. 6).
Числа витков:
L2 - 50 внавал, L3 - 4 3/4
.
L1
-
11 1/4
передатчика
и
3 1/4,
- 58 было
необходимо,
что
оказалось
возможным
благодаря
малым
размерам и весу каждого одноканального передатчика.
В
от радиометок, соединение между собой разных блоков
передающей
части системы внешними проводами не
снижению надежности, т.к.
за
40
приводит
суток
-
к
отличие
существенному
максимальный
срок
действия системы - вода не успевает повредить батареи.
Передатчики укреплялись
шлеи,
состоящей
из
лосях
на
верхней
и
с
помощью
нижней
специальной
площадок
из
толстой
капроновой ткани, соединенных между собой 4 ремнями с пряжками.
Верхняя площадка находилась на холке, нижняя - между
ногами. Два ремня
проходили
по
груди
и
соединены короткой стяжкой из ремня, два
были
передними
дополнительно
других
проходили
бокам за передними ногами. Передатчики (один или два)
по
устанав-
ливались на верхней площадке, провода были почти по всей
длине
пришиты к ремням и таким образом защищены от обрыва.
Для записи ЧСС плодов
в
утробе
лосихи
шлея
опоясывающим ремнем, соединенным тремя стяжками
Провода к электродам на брюхе проходили
по
дополнялась
с
площадками.
верхней
стяжке
и
затем вниз по опоясывающему ремню (рис.15).
Небольшие
размеры
передатчиков
позволили
также и в других исследованиях, на животных
Шлея для пятнистых оленей имела ту же
применить
меньших
крепление от передатчиков "Лось-2" (см.
размеров.
конструкцию,
использовались эластичные ремни. На кабанах можно
выше)
их
только
использовать
без
переделок.
Испробован вариант крепления трех передатчиков с небольшими
батареями 3РЦ-55 при помощи пластинки
из
оргстекла
на
рогах
самца косули, проведена запись ЭЭГ по 3 каналам.
Датчики частоты дыхания
термисторов, так и на основе
были
изготовлены
вольфрамовых
как
нитей
на
от
основе
лампочек
карманного фонаря. Эти датчики реагируют на разность температур
.
- 59 -
Рис. 15. Лосиха во время одновременной записи ее ЭКГ и
ЭКГ плода
.
- 60 вдыхаемого
и
выдыхаемого
воздуха
изменением
сопротивления.
Остеклованный термистор оказался слишком инерционным. Опробован
датчик на основе однокристального тензопреобразователя рителя давления (разработка МИФИ), реагирующий
изме-
непосредственно
на скорость потока воздуха в носовых ходах. На рис. 16
показан
способ установки датчика на лося при помощи недоуздка. Передатчик мог располагаться либо
проводами,
либо
на
основной
непосредственно
на
и
шлее
подключаться
недоуздке.
В
последнем
случае питание передатчика осуществлялось от легких
источников
3РЦ53 или 3РЦ55.
Наилучшего качества записи ЭКГ при одноканальной
регистра-
ции удалось добиться при расположении электродов, приблизительно соответствующем третьему сагиттальному отведению (Рощевский,
1978): один электрод располагался на холке вблизи средней точки
линии, соединяющей каудальные
передними ногами.
амплитуду
Это
углы
отведение
лопаток,
второй
позволяет
получить
R-зубцов ЭКГ и устойчиво к помехам,
движении животного. Использование описанной
-
между
высокую
возникающим при
системы
отведения
позволило осуществлять надежную длительную регистрацию
расстоянии до 2-4 км даже у идущего, а иногда -
и
ЭКГ
у
на
бегущего
животного.
В качестве кардиографических электродов применялись обычные
"английские" булавки, к которым
припаивались
или мягкого антенного канатика.
После
булавки вкалывали в
кожу
признаков инфекции,
как
животного
правило,
нескольких недель, у некоторых
отрезки
стерилизации
и
не
в
застегивали.
наблюдается
пятнистых
оленей
спирте
У
в
(в
провода
лосей
течение
вольере)
через неделю наблюдалось нагноение.
Несколько менее надежные, но
и
.
поправляемые
электроды
зато
сделаны
из
быстро
устанавливаемые
гардинных
прищепок,
Рис. 16. Лосиха с датчиком дыхания. Фото Ю.А.Курочкина
- 61 -
- 62 которыми
захватывали
пастой. В
некоторых
металлическими
выстригали,
складку
случаях
площадками,
контакт
за
кожи,
смазанную
применялись
резиновые
прижимаемыми
счет
электродной
к
коже.
электродной
ремни
Шерсть
пасты
с
не
обеспечивал
удовлетворительное качество записи.
Имплантируемые передатчики ЭКГ
обладают
лучшей
помехоза-
щищенностью и защищенностью от внешних воздействий, а
радиуса
действия
может
быть
скомпенсировано
ретранслятором
(Cupal et.al., 1974, Renecker, Hudson, 1985,1986).
необходимостью быстрой установки
снижение
телеметрических
В
связи
с
передатчиков
мы не использовали имплантируемой аппаратуры.
3.4. Приемная часть системы
Поскольку для передачи телеметрической
зуются те же частоты, что и
для
информации
исполь-
радиопрослеживания,
не
было разрабатывать новые приемники. Принятая величина
200-500 Гц позволила достичь хорошего отношения
счет демодуляции сигнала промежуточной частоты
девиации
сигнал/шум
1-2
кГц
детекторе с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ), в
ЭКГ
почти незаметных на слух из-за шума. Приемники
в
за
ЧМ
дальней-
шем для краткости называемым "дешифратором". При таком
ении приемной части удавалось вести запись
надо
при
постросигналах,
прямого
преоб-
разования "Лось-2" дают на выходе промежуточную частоту, равную
1-2 кГц, непосредственно
подаваемую
на
Р-323
работающий
в
(с
конвертером),
дешифратор.
режиме
Приемник
биений,
также
пригоден для работы в системе "Лось-3". По такой же схеме можно
использовать и приемник Р-313М2 (к нему
так как при некотором навыке можно
ческий сигнал по тону, но только при
не
нужен
настроиться
небольшом
на
конвертер),
телеметри-
числе
занятых
каналов.
Принципиальная схема одного
.
канала
дешифратора
приведена
- 63 на рис. 17. Блок 1 - генератор, управляемый напряжением
Его отличие от обычно применяемых схем состоит в
инвертора-повторителя на микросхеме
ром Шмитта на
схемном
микросхеме
решении
результате
вместо
интегратор
накапливает равные
причем только
А3
на
по
удается
на
модулю
линейном
А1,
достичь
использовании
управляемого
компаратора.
микросхеме
втекающий
участке
тригге-
При
А2
и
поочередно
линейности
ограничители, обеспечивающие
смесителе
усиления
и
выходе
А6
собраны
необходимые
дешифратора
подбирается
А6
и
таким,
уровни
служит
которого
усилителисигналов
соответственно.
чтобы
В
зависимости
инвертор-повторитель на микросхеме А5 (блок 2), схема
А4
токи,
характеристики.
генерируемой частоты от входного напряжения. Смесителем
идентична примененной в ГУН. На
таком
вытекающий
своей
хорошей
(ГУН).
на
Коэффициент
амплитуда
полезного
сигнала была около 1,5-2 В. В этом случае сильные помехи
будут
ограничены и не вызовут поломки пера самописца.
Однако
не
всегда
имеет
смысл
демодулировать
сигнал
промежуточной частоты. Он вполне пригоден для записи на обычный
бытовой магнитофон. В этом еще одно
преимущество
схемы
системы.
построения
телеметрической
предлагаемой
Полоса
применяемого магнитофона может быть ограничена 1,5-2
частот
кГц,
что
позволяет использовать низкие скорости ленты. На стереомагнитофон
можно
записывать
канала, либо 1 канал
одновременно
и
либо
комментарий.
кассетный магнитофон с 4-дорожечной
2
телеметрических
Опробовался
головкой
от
специальный
реверсивного
стереомагнитофона и имеющий по 4 усилителя записи и воспроизведения. Он может записывать одновременно 3 канала и комментарий.
Таким образом, на вход дешифратора может
сигнал
промежуточной
либо этот же
.
сигнал,
частоты
1-2
кГц
воспроизводимый
с
с
быть
выхода
магнитной
подан
либо
приемника,
ленты.
В
Принципиальная
схема
одного
канала
(либо ЭЭГ, ЭМГ), 6 - питание -4,5 В
Назначение выводов: 1 - питание +4,5 В, 2 - вход,
17.
.
Рис.
3
-
общий, 4 - выход ЧД, 5 - выход ЭКГ
дешифратора.
- 64 -
- 65 последнем случае появляется возможность
изведения одного и того же особо
многократного
важного
участка
различных характеристиках (полосах захвата и
воспро-
записи
удержания)
при
схемы
ФАПЧ, а также при различных полосах пропускания усилителя А6. В
некоторых случаях вместо А6 и в составе петли ФАПЧ
использова-
лись активные полосовые фильтры.
На рис. 18 в качестве
примеров
вариантов комплектов аппаратуры
для
записи
визуальном
физиологической
наблюдении
из
показаны
"Лось-3",
информации
укрытия,
либо
записи звуков, производимых животными.
на магнитофон позволяет вести работу
блок-схемы
двух
применявшихся
нами
при
одновременном
при
одновременной
Предварительная
в
условиях,
возможность непосредственной регистрации с
не
выходит
за
преимущества:
пределы
возможность
зоны
исключающих
помощью
Первый вариант используется в тех случаях,
уверенного
запись
самописца.
когда
животное
радиоприема.
многосуточной
непрерывной
возможность записи в отсутствие наблюдателя. На
Его
записи,
схеме
показан
только один канал физиологической информации, практически же их
число
ограничивается
только
числом
передатчиков,
которое
способно нести одно животное. Этот вариант наиболее удобен
решения задачи определения
суточного
ритма
активности
для
диких
животных в естественных условиях.
Второй
непрерывной
вариант
записи.
используется,
Наблюдатель
комментарий только в интересующие
если
нет
включает
его
необходимости
запись
моменты,
и
в
ведет
например,
время взаимодействия между изучаемыми животными. Наблюдатель
во
с
пеленгатором и магнитным регистратором может следовать за перемещающимся животным,
все
время
радиоприема. Это особенно важно на
находясь
в
зоне
уверенного
сильнопересеченной
местно-
сти, где стационарные антенны могут обеспечить устойчивый прием
.
.
или приемник, 5 - магнитофон, 6 - дешифратор, 7 - самописец
1 - передатчик, 2 - рация (на передаче) или радиомикрофон, 3 - приемник, 4 - рация (на приеме)
Рис. 18. Оптимальные варианты применения системы "Лось-3".
- 66 -
- 67 только
на
расстояниях
до
1,5-2
км
(тогда
как
на
ровной
местности сигналы хорошо принимаются с расстояний до 8-10
Необходимо
отметить,
что
сигналов радиомикрофона, при
дальность
которой
уверенного
отсутствует
км).
приема
зашумление,
вследствие значительной ширины полосы сигнала, ограничена 0,5-1
км даже при наилучших условиях распространения радиоволн.
при
небольшом
зашумлении
идентифицировать
бывает
воспроизведенные
практически
звуки,
хотя
Даже
невозможно
при
сигнале звуковой канал дает прекрасную информацию
хорошем
о
поведении
животного.
3.5. Представление и обработка телеметрической
информации.
Микрокомпьютер находит все большее применение
данных телеметрической информации
(Cooper,
1985),
возможности
однако его
потенциальные
в
обработке
Charles-Dominicue,
(Фурно
и
др.,
1983) раскрыты далеко не полностью. Специфические требования
микро-ЭВМ для полевых работ потребовали самостоятельной
к
сборки
предельно простого микрокомпьютера "РАДИО-86РК" (далее - РК) на
основе
опубликованной
схемы
(Горшков
и
др.,
1986),
но
с
возможностью автономного питания от аккумулятора и с периферийными интерфейсами для подключения к телеметрической аппаратуре.
Эту
же
микро-ЭВМ
использовали
для
последующей
обработки
полученных материалов.
Значительная часть информации, получаемой по
ким каналам, обычно
является
избыточной,
телеметричес-
поэтому
необходимо
применение различных методик ее сжатия, т.е. выделения наиболее
важной. Кроме того, записи редко
бывают
поэтому при обработке необходимо отделять
помехи. Выделение ЧСС из записи ЭКГ -
чистыми,
без
полезный
пример
помех,
сигнал
обычного
от
приема
сжатия информации.
Преимущество бумажной
.
ленты
-
наглядность
представления
- 68 информации - используется для отделения
полезного
помех в тех случаях,
затруднена.
когда
фильтрация
сигнала
многие из записей бывают местами зашумлены, забиты
помехами,
недостаточно
Визуально на
бумажной
хорошо различимы, но
стабильна
ленте
изолиния
зубцы
написать
программу
для
Поэтому
был
выбран
другой
-
Например,
импульсными
записи
кардиограммы
выделять эти зубцы на фоне сильных помех
сложная.
на
ЭВМ,
быть
способную
достаточно
для
обработки материала в условиях стационара -
ЭКГ.
могут
задача
путь
от
дальнейшей
полуавтоматическая
обработка.
Сначала информация
бумажную
с
подбором
с
магнитной
характеристик
воспроизводимых помех. Затем
кривой к вводу в
ЭВМ:
видимых полезных
сигналов
временной шкале
с
ленты
в
этими
переписывается
дешифратора
производится
особо
вручную
зашумленных
ставятся
В
подготовка
совпадающие
совпадения их
по
времени
Разумеется, на "чистых" участках никакой
Затем
подготовленная
таким
через специально разработанное для
лента
цели
ставятся
угольнику
R-зубцами
доработки
образом
этой
с
по
случаях
Отметки
остро заточенным карандашом (желательно "ретушь") по
наилучшего
напротив
сомнительных
отметка также ставится в канале комментария.
для
минимуму
местах
отметки,
сигналами.
по
на
не
ЭКГ.
нужно.
пропускается
фотосчитывающее
устройство, изготовленное на базе самописца Н-338-4.
Используется
только
лентопротяжный
механизм
перья на оси гальванометров не устанавливаются. Над
самописца,
лентой
на
специальной раме укреплены 3 фотосчитывающие головки, конструкция которых представлена на рис. 19. Оптическая система
рует читающий штрих шириной около 0,3 мм
и
длиной
Штрих можно вручную по ходу работы смещать
ходу бумаги (в другой модификации .
по
отрезку
форми-
1-1,5
мм.
перпендикулярно
окружности
с
- 69 -
Рис. 19. Конструкция фотосчитывающей головки.
1 - лампа МН-2,5-0,75,
2
-
диафрагма,
3
-
оптическая
ось
системы, 4 - линза (объектив), 5 - разъем (к схеме контроллера,
рис. 20), 6 - фоторезистор СФ2-1,
ленты
.
7
-
плоскость
диаграммной
- 70 центром на оси гальванометра для исключения ошибок, связанных с
криволинейностью координат записи). Отраженный
попадает на фоторезистор, включенный
в
от
схему,
ленты
показанную
рис. 20. Схема содержит компаратор (А1), напряжение
которого имеет высокий уровень в
штрихом темных
участков,
и
момент
низкий
-
на
прохождения
во
время
светлых. На микросхеме А2 собран формирователь,
выходе
прохождения
вырабатывающий
типа
использовался в качестве дополнительного формирователя
А3.
Применение
фоторезистора
зависимости его инерционности от
хорошей помехоустойчивости
позволило
уровня
схемы
по
на
читающим
сигнал управления микро-ЭВМ. Для управления микро-ЭВМ
триггер
свет
счетный
за
освещенности
отношению
РК
счет
достичь
к
паразитным
Ввод данных в машину с помощью фотосчитывающего
устройства
засветкам, в том числе лампами дневного света.
обычно ведется на той
же
запись, но при некотором
скоростью, для
чего
в
скорости,
навыке
с
которой
производилась
можно
вводить
и
машинной
программе
с
большей
предусматривается
запрос соответствующих коэффициентов.
Лента заправляется в прибор так, чтобы начальная
метка
совпала
с
читающим
читающие штрихи основных
движении
начала
ленты
движения
штрихом
головок
необходимо
канала,
вспомогательного
направляют
они проходили только по
ленты
временная
так,
R-зубцам
внимательно
чтобы
ЭКГ.
при
После
следить
за
процессом считывания и вести читающие штрихи, обходя помехи, по
нужным зубцам и меткам. Если запись имеет более
считывание
повторяют,
осуществляя
временным меткам, либо по одному из
двух
синхронизацию
считанных
Очевидно, что в машину будет введена
часть информации, содержавшейся в ЭКГ, а именно последовательных
.
R-R
интервалов. Для
либо
ранее
таким
каналов,
по
каналов.
способом
лишь
длительности
характеристики
эмоцио-
Рис.
20.
Принципиальная
схема
одного
канала
контроллера фотосчитывающего устройства
- 71 -
- 72 нального состояния бывают
полезны
и
данные
о
форме
кривой
ЭКГ, но их проще бывает учесть при ручном вводе.
Полученные массивы
точек могут быть
данных
пересланы
после
в
исключения
память
более
сомнительных
мощных
ЭВМ
для
дальнейшей обработки.
Удобнее всего хранить результаты прослеживания на
носителях, однако в связи с низкой надежностью ЭВМ
обязательно
немедленно
дублировать
распечаткой.
дискетах
экспедиции легко могут быть повреждены,
положить рядом с кассетой
приходилось
данные
Кроме того, записи на магнитных лентах и
машинных
в
условиях
достаточно,
выключенный
например,
передатчик,
снабженный
магнитом.
Некоторые из машинных
программ,
использованных
работе, приведены в приложении. Эти
языке Бейсик и в
объема
машинах
оперативной
на
Адаптация к
способов
машинных
или
периферийные
базе
программы,
кодах,
памяти
и
требуют
могут
микропроцессора
конкретной
адресов
машине
обращений
устройства.
весьма
к
простейших
(КР580ВМ80А).
сводится
портам,
Значительная
на
небольшого
на
8080
обычно
данной
написанные
работать
типа
в
к
изменению
обслуживающим
часть
графиков,
приведенных в данной работе, построена при помощи программы ФС.
После ввода данных в машину с
фотосчитывающего
производят вспомогательную операцию
"смены
устройства
меток"
и
"редак-
тирование", т.е. исправление ошибок ввода. Затем данные выводят
на двухкоординатный самописец (плоттер). По
устанавливается в точку, соответствующую
длительности введенного интервала
оно сдвигается по оси абсцисс на
длительности этого интервала.
оси
обратной
расстояние,
Затем
перо
перо
величине
(например, R-R),
к
после чего
пропорциональное
сдвигается
ординат в точку, соответствующую обратной величине
.
ординат
к
по
оси
длитель-
- 73 ности следующего интервала,
график,
по
оси
ординат
и
т.д.
которого
В
результате
откладывается
значение частоты (например, ЧСС или ЧД), а
время, причем шкала времени получается
по
Именно так построены графики на рис. 2
программа
позволяет
вычислять
мгновенное
оси
абсцисс
равномерной.
водятся также метки времени (перо опускается до
того,
получается
и
Воспроиз-
оси
абсцисс).
подобные.
им
индексы
-
Кроме
вариационной
пульсометрии (Баевский и др., 1984).
Для облегчения
суточной
обработки
активности
программа.
автором
Информация
формализованном виде
большого
составлена
вводилась
-
в
виде
количества
простая
вручную
условных
протоколов
в
машинная
микро-ЭВМ
номеров
в
состояния:
***************************************************************
0
Отсутствие данных о состоянии
1
ОР, бег, игра, и другие состояния с повышенным возбуждением
2
Перемещения без пастьбы
3
Пастьба
4
Кормление молоком (для лосят - сосание)
5
Жвачка стоя
6
Прочие действия стоя, спокойное стояние
7
ОР лежа
8
Жвачка лежа
9
Бодрствование лежа без жвачки
10 Сон
***************************************************************
Длительности интервалов округлялись до 1
минуты.
Наиболее
наглядно информация представлялась в виде графиков, обозначения
по
оси
ординат
которых
соответствовали
состояния, по оси абсцисс - времени
суток.
условному
В
номеру
дальнейшем
эти
графики для краткости будут называться "актограммами" (Соколов,
.
- 74 Кузнецов, 1978) Представленные в гл. 8 актограммы (рис. 60-64 и
им подобные)
построены
микро-ЭВМ
автоматически,
при
помощи
плоттера.
Машинная программа также позволяла вычислять суммы периодов
различных видов активности за сутки,
особо
выделять
какие-то
определенные виды активности, например, для построения графиков
(рис. 68).
В тех случаях, когда мы оценивали активность
динамике его ЭКГ, записанной
по
телеметрическому
комментария, количество различаемых
меньше: нельзя было
различить,
состояний
например,
по
животного
каналу
без
животного
состояния
2
было
и
4,
5 и 6, 9 и 10.
Объединяя состояния 1,2,3,4,6,7 как "активные", и 5,8,9,10,
как "неактивные", и при анализе игнорируя
смену
"активных"
и
"неактивных" состояний, если интервал составлял менее 15 минут,
мы получали "обобщенный" ритм активности.
Обработка большого количества данных о прослеживании
представляет некоторые трудности, особенно при ручной
ции. В любом случае данные
пеленгации,
выраженные
координатах, необходимо переводить в декартовы
для
обработки. Можно это сделать графическим способом,
карте местоположение антенн и
пеленгам. Этот способ
пригоден
проводя
для
линии,
для
пеленгав
угловых
дальнейшей
отметив
на
соответствующие
оперативного
координат, например, перед поиском зверя
также
определения
непосредственных
наблюдений. Но обработка больших массивов данных таким способом
заняла бы слишком много времени. Значительно ускорить обработку
может пересчет координат на программируемом
микрокалькуляторе.
Разработанная для микрокалькулятора МК-56 программа приведена в
приложении. Практически без изменений эта
валась на микро-ЭВМ Д3-28,
.
она
была
лишь
программа
дополнена
использоблоками
- 75 вывода
данных
и
результатов
на
печать
и
печати
графиков
суточных перемещений.
Таким
образом,
мной
(при
участии
сотрудников
экологической телеметрии животных ИЭМЭЖ) была
разработана
и
изготовлена
отвечающая всем
необходимым
впервые
биотелеметрическая
требованиям
группы
в
СССР
аппаратура,
работы
с
дикими
домашними животными, разработаны методики ее применения,
и
сбора
и обработки телеметрической информации.
С помощью
систем
"Лось-2"
и
"Лось-3"
удалось
получить
уникальную экологическую и физиологическую информацию о косулях
(Соколов и др., 1986, Соколов и др., 1986а,
Данилкин,
1988), бобрах (Кудряшов и др., 1990), пятнистых
оленях,
кабанах
(неопубликованный
материал),
и
Минаев,
благородных
и
подробную - о поведении лосей в условиях доместикации.
наиболее
Скачать