一、文献综述
1.引言
某种程度上战场环境中的声音信号是其目标和特定事件的体现，随着现代化战争和装备技术的发展，低信噪比的危险声音目标和事件识别成为研究的热点。远距离的枪炮声、飞机声、脚步声、机车声等声目标能量小、隐蔽性高、往往淹没于噪声和干扰声中。而这些声音却往往能够提供重大的信息。目前是利用麦克风系统进行声音信号的捕捉与分析，但是实际操作时会发现，对于许多微小的声音，该系统往往无法接收。比如微小的脚步声，虽然人耳可以听得到，但麦克风系统会把这种声信号判定为杂波从而不进行接收处理。对此的解决手段就是设计一款仿生外耳结构，使其能够像人耳一样从杂波中将微小的声音信号分离出来，从而能够在战场上获取更多的声音信息。
2.外耳的作用研究
外耳分耳廓和外耳道。耳廓具有判定声源方位的作用、对声波有收集放大作用。前面来的声音直接进入耳内，后面来的声音则被耳廓遮挡，故对声音定位起到一定效果。收集、放大声波与耳廓呈漏斗状有关。例如听力不好的老年人，为了听得更清楚些，常把手掌卷曲起来，放在耳廓的上方，以增加耳廓的长度，增强耳廓的集音作用。实验证明，对4000-5000Hz频段的声音，耳廓可使声音获得约10dB(分贝)的额外增强，增强大小与耳郭深度及横断面积有关；耳廓边缘部对声压亦有几分贝的增益。外耳道是声波传导通道。根据物理学原理，一端密闭的管道，对其管长4倍的声波有共振放大作用。由于外耳道终端为有弹性的鼓膜，外耳道是呈S形的弯曲管道，再加上耳甲的共振放大效应，外耳道的对进入的声源中高频部分有更明显的提高。目前外耳研究广泛应用于医学治疗、定位追踪、声呐探测、声音识别等领域，并都很有成效。
例如山东大学将蝙蝠的外耳结构应用到了声呐天线技术上来。这项研究主要是对蝙蝠外耳上的皮瓣结构进行了详细的研究，发现皮瓣对在频率控制的波束扫描方面起重要作用，对比计算含有和移除此皮瓣后的外耳，发现了其在一定频段能够使波束旁瓣随频率的改变而像折扇打开一样扫描一定的空间区域，从而得到更多的声源方向性信息。
3.外耳的声学特性
常州工学院为提高战场声目标识别技术，从仿生听觉技术原理出发，研究声目标的发声机理和人耳的听觉特性，通过与语音声学特征比较，分别研究了时域、频域、小波域和倒谱域具有代表性的声特征参数，这些参数包括线性预测系数(LPC)、线性预测倒谱系数(LPCC)、美尔频标倒谱系数(MFCC)、时域能量、频域能量以及一阶差分LPCC参数(ALPCC)。其实验结果如下（表1，表2）：
通过矢量量化技术对不同声特征、特征矢量不同分量和不同特征组合的识别效果做了比较，实验表明：多种声目标条件下MFCC识别率为96．8％，远高于其他特征，同种声目标条件下识别率为100%，表明其在差异性较大的目标特征中更具有区分度。
