齿鲸生物声呐目标探测研究综述

摘要

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.