齒鯨生物聲吶目標探測研究綜述*

宋忠長 張金虎 馮文 楊武夷 張宇?

1) (廈門大學環境與生態學院, 近海海洋環境科學國家重點實驗室, 廈門 361005)

2) (廈門大學海洋與地球學院, 水聲通信與海洋信息技術教育部重點實驗室, 廈門 361005)

齒鯨依靠其天然的聲吶系統進行水下目標探測.齒鯨通過前額的聲發射系統發出超聲脈沖, 經聲阻抗各異的聲學結構調控形成波束, 作用于目標, 利用下頜區域的多相聲接收通道接收目標回波.齒鯨通過分析目標回波中蘊含的時域、頻域與能量等多維度信息, 并進行非線性組合, 實現目標探測與辨別.齒鯨目標探測過程蘊藏復雜的物理機理.本文以目標探測實驗測量、目標回波散射分析與仿齒鯨聲吶系統為出發點, 回溯齒鯨聲吶目標探測的相關研究.齒鯨在目標探測過程中, 會根據目標強度、回波的時頻信息, 自適應調整其聲發射脈沖頻率、發射系統幾何形態, 實現高效探測, 是優越的水聲探測系統.參考齒鯨聲吶設計人工探測系統可獲取多維度的聲場信息, 與生物實驗測量相輔相成, 加深對生物多相介質中的聲發射與聲接收過程的理解,豐富齒鯨目標探測物理機理認知, 為人工仿生聲探測技術的發展與仿生水下裝置設計提供新參考.

1 引 言

水下目標探測研究具有重要的實用價值, 聲波是當前水聲探測的主要手段[1,2].自然界中存在天然的、高效的水聲聲吶系統—齒鯨生物聲吶[3-13].齒鯨聲吶主要由兩部分組成: 位于頭部前額的聲發射……