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巢箱、鳥人與貓頭鷹--研究野生動物過程的點滴記錄
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簡易無線電追蹤器自動化的改良裝置介紹

在台灣地區使用無線電追蹤進行野生動物的調查也面臨類似的相同問題,受到山區複雜地貌的影響,容易縮短發報器訊號的有效傳遞距離;同時,許多地區因為缺乏道路系統而無法到達,並不利於調查人員在短時間進行快速移動的追蹤工作。另一方面,調查期間大面積範圍的搜尋與長時間訊號的監聽工作,往往需要投資相當多的人力和物力才能達成,因此實際應用上經常無法發揮預期的理想效果。如果研究的對象是日落後才開始進行活動的夜行性物種,對於研究人員來說,日夜顛倒的追蹤工作,更是體力上一項極大的嚴苛挑戰。這些在參與研究期間所遭遇到的親身經驗,激發了我們嘗試利用現有的材料,讓無線電追蹤裝置能夠具備有簡易自動化記錄功能的想法,希望能夠達到讓調查工具發揮最大效能和減輕人員工作量負擔的雙重目標。
整組裝置除了原有的手持式指向天線和接收器外,增加的設備分別包括了由複合式步進馬達和位置感知器所共同組成的旋轉裝置、作為旋轉裝置載台的腳架、內含單晶片電路板的控制盒、取代人力監聽具有長時間錄音功能的MP3錄音筆以及提供整組器材電力所需的電瓶所共同組成(圖一)。旋轉裝置主要是利用步進馬達( 1991)來帶動指向性天線旋轉,經由控制盒內寫入操作指令的單晶片控制步進馬達的旋轉角度,設定每次前進速度為1.8°/秒,在經過連續200次的旋轉後,起始點的位置感知器會感應產生訊號(盧和盧 1998),做為完成一圈繞行時的時間區隔。這個自動化追蹤器的原理是利用步進馬達能進行360°旋轉的產品特性,模擬調查者手持指向天線的搜尋動作,同時以錄音筆連接接收器來取代人工監聽的功能,持續記錄接收器內音源訊號的變化情形。藉由步進馬達每次轉動時角度和時間固定的原理,換算出指向型天線在旋轉過程中接收到訊號最強時所顯示的角度方向(1)。除此之外,旋轉裝置在控制盒的驅動晶片內,同時寫入可正反交錯旋轉的功能,避免訊號連接線在連續旋轉時,可能產生的線路纏繞問題。
我們將完成後的裝置移至戶外進行實地的模擬測試,錄音筆內所錄製的音效檔在輸入電腦後以Gold Wave音訊軟體開啟,由於發報器會持續產生規律的訊號,因此根據聲波圖形的顯示結果,可以快速檢視發報器訊號的出現有無,在短時間內迅速完成資料的判讀工作(圖二)。第二步驟進行的測試將發報器放置於接收範圍內的任一固定點後,模擬當訊號在收訊範圍內固定點出現時,步進馬達繞行一圈時接收音源的連續變化情形(圖三)。記錄的結果顯示,發報器的訊號音源的確如預期般會隨著轉動不同角度而產生強弱變化,音源訊號出現最強的時間點,實際換算後與測試時發報器所擺放的方位角互相吻合,符合我們原先預期的推測結果
改良化的自動化裝置最大的突破在於改善傳統無線電追蹤工作所需的人力和時間花費,在接收器最大有效搜尋範圍半徑內,能夠達到長時間連續記錄被追蹤個體在環境中不同時段的活動變化情形。藉由錄音筆內的記錄結果,可以協助調查者根據訊號的有無或出現的方向,重新規劃或逐步縮小搜尋的範圍或地點。同樣的,若是在追蹤個體經常出現的固定地點附近,擺放一組以上的裝置時,還有機會進一步嘗試得知個體在環境中出沒的活動位置。
雖然完成後的自動化接收器裝置,截至目前為止仍尚未有正式應用於野外的實際研究案例可供參考,因此可能還存在若干有待解決的問題。現階段認為最大的難題在於如何克服器材放置在野外環境下的安全性。除非是如住家頂樓等相當安全的場所,否則就得承擔器材可能遺失的潛在風險。另一個需要更進一步檢視的問題在於自動化裝置中,接收器控制音源強弱的旋鈕在完成設定後,記錄的過程中並無法隨著訊號強弱變化而自動調整,如果接收器與發報器彼此之間距離太過接近時,過強的訊號音源就可能會產生訊號無法判讀方向的狀況。整體而言,我們對本裝置的實用性仍相當具有信心,希望能透過本文與其它野外研究者進行意見交流和經驗分享,共同尋找出更理想的改良方法,讓無線電追蹤調查技術在台灣野生動物的研究上能夠有更大的發揮空間。
 
參考文獻
林伸茂,1991。I/O自動控制實務。旗標出版有限公司。429-441。
盧明智、盧鵬任。1998。感測器應用與線路分析。全華科技圖書股份有限公司。15-22頁。
Cheng. D. C. 1989. Field and Wave Electromagnetics. ,Addison Wesley, New York.367-371.
Mccullough, D. R., K. C. J. Pei, and Y. Wang. 2000. Home range, activity patterns, and habitat relations of Reeves’muntjacs in Taiwan. Journal Wildlife Managenent 64(2):430-441.
Sun. Y., H. WU.and Y. Wang. 2004. Tawny Fish-Owl Predation at farms in Taiwan. J. Raptor Research 38:326-333.
 
註1.舉例說明,當步進馬達以正北方作為旋轉起始點開啟動作時,若最大訊號來源出現在開始旋轉後第90秒時,音源方位角換算的結果即為90×1.8°=162°。
 

圖一、簡易自動化無線電追蹤器改良裝置結構示意圖
 
圖二、藉由聲波顯示的圖形判讀發報器訊號的出現情形
圖三、步進馬達旋轉一圈時錄音筆所錄製的聲波連續變化情形


全文電子檔網址連結 http://ptrc.npust.edu.tw/download/now/2007_11_2.pdf






     ------本文發表於2007,野生動物保育彙報及通訊11(2)18-21.---
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