極地冰區海域水聲環境特性研究。首先分別根據聲能量進入作為彈性介質的海冰造成的反射損失，以及海冰-海水粗糙界面對聲能量的散射作用，建立空氣-冰-水邊界反射系數模型，就海冰對中、低頻段聲波導的影響進行了理論分析，進而提出了改進的聲場算法，力求準確描述海冰對聲傳播的影響。極地冰區混響模型同樣考慮海水-冰面交界面不平整引起的散射和冰面介質分布不均勻性引起的散射，利用簡正波的非相干疊加來獲得混響平均強度關系。北極海域海冰活動導致的冰源噪聲頻譜特性和帶寬受海冰活動過程變化影響，且具有較大的“瞬時”特性。

極地冰區目標聲特性研究。初步建立冰區目標源特性模型和極地環境聲信道模型。基于極地冰區目標輻射噪聲時空特性分析，開展目標輻射噪聲譜特征遠近程空間演變、時間演化模型建模。針對主動聲吶探測的目標回波處理，分析冰層介質的界面虛源干涉與聲反射衰減對目標的回波影響，解決冰層界面與目標回波特性的耦合問題。

典型冰區水下聲信道信息傳輸研究。針對冰水界面反射形成的冰下水聲信道稀疏特性，以及浮冰區冰下水聲信道動態變化的信道特點，研究收斂性能更快且穩態誤差更小的稀疏水聲信道估計方法。針對北極冰下水聲移動通信中由于冰層界面空間起伏產生的非均勻多普勒干擾，研究多級級聯的多普勒估計與補償方案。針對冰層破裂、融化和撞擊產生的脈沖噪聲所具有的重尾特性，研究非高斯脈沖干擾環境下的信道估計方法。

另外，國內就海冰物理特性及其聲學測量方法研究與設備研制、極區跨介質通信技術研究及設備研制、冰下無人航行器聲導引及水聲定位方法研究等北極科考亟待解決的技術問題取得了初步進展。

目前，我國極地水聲信號處理研究剛剛起步，既缺乏在北極地區開展聲學實驗的經驗，也缺乏常規觀測系統。但由于近年來建設“冰上絲綢之路”的國家發展需求，相關研究正迎來良好的發展機遇期，未來亟待加強基礎理論及應用研究，如極地海洋環境綜合觀測及參數獲取、極地海洋水聲波導效應及應用，進一步開展極地環境下水聲信號處理和聲吶設備的適應性研究等。（作者：尹力，中國科學院聲學研究所；王寧，中國海洋大學；殷敬偉，哈爾濱工程大學；李啟虎，中國科學院聲學研究所 中國科學院大學。《中國科學院院刊》供稿）

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