宋忠长 张金虎 冯文 杨武夷 张宇†

1) (厦门大学环境与生态学院, 近海海洋环境科学国家重点实验室, 厦门 361005)

2) (厦门大学海洋与地球学院, 水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室, 厦门 361005)

齿鲸依靠其天然的声呐系统进行水下目标探测.齿鲸通过前额的声发射系统发出超声脉冲, 经声阻抗各异的声学结构调控形成波束, 作用于目标, 利用下颌区域的多相声接收通道接收目标回波.齿鲸通过分析目标回波中蕴含的时域、频域与能量等多维度信息, 并进行非线性组合, 实现目标探测与辨别.齿鲸目标探测过程蕴藏复杂的物理机理.本文以目标探测实验测量、目标回波散射分析与仿齿鲸声呐系统为出发点, 回溯齿鲸声呐目标探测的相关研究.齿鲸在目标探测过程中, 会根据目标强度、回波的时频信息, 自适应调整其声发射脉冲频率、发射系统几何形态, 实现高效探测, 是优越的水声探测系统.参考齿鲸声呐设计人工探测系统可获取多维度的声场信息, 与生物实验测量相辅相成, 加深对生物多相介质中的声发射与声接收过程的理解,丰富齿鲸目标探测物理机理认知, 为人工仿生声探测技术的发展与仿生水下装置设计提供新参考.

1 引 言

水下目标探测研究具有重要的实用价值, 声波是当前水声探测的主要手段[1,2].自然界中存在天然的、高效的水声声呐系统—齿鲸生物声呐[3-13].齿鲸声呐主要由两部分组成: 位于头部前额的声发射……