极地水声信号处理研究及国内突破
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极地冰区海域水声环境特性研究。首先分别根据声能量进入作为弹性介质的海冰造成的反射损失，以及海冰-海水粗糙界面对声能量的散射作用，建立空气-冰-水边界反射系数模型，就海冰对中、低频段声波导的影响进行了理论分析，进而提出了改进的声场算法，力求准确描述海冰对声传播的影响。极地冰区混响模型同样考虑海水-冰面交界面不平整引起的散射和冰面介质分布不均匀性引起的散射，利用简正波的非相干叠加来获得混响平均强度关系。北极海域海冰活动导致的冰源噪声频谱特性和带宽受海冰活动过程变化影响，且具有较大的“瞬时”特性。
极地冰区目标声特性研究。初步建立冰区目标源特性模型和极地环境声信道模型。基于极地冰区目标辐射噪声时空特性分析，开展目标辐射噪声谱特征远近程空间演变、时间演化模型建模。针对主动声呐探测的目标回波处理，分析冰层介质的界面虚源干涉与声反射衰减对目标的回波影响，解决冰层界面与目标回波特性的耦合问题。
典型冰区水下声信道信息传输研究。针对冰水界面反射形成的冰下水声信道稀疏特性，以及浮冰区冰下水声信道动态变化的信道特点，研究收敛性能更快且稳态误差更小的稀疏水声信道估计方法。针对北极冰下水声移动通信中由于冰层界面空间起伏产生的非均匀多普勒干扰，研究多级级联的多普勒估计与补偿方案。针对冰层破裂、融化和撞击产生的脉冲噪声所具有的重尾特性，研究非高斯脉冲干扰环境下的信道估计方法。
另外，国内就海冰物理特性及其声学测量方法研究与设备研制、极区跨介质通信技术研究及设备研制、冰下无人航行器声导引及水声定位方法研究等北极科考亟待解决的技术问题取得了初步进展。
目前，我国极地水声信号处理研究刚刚起步，既缺乏在北极地区开展声学实验的经验，也缺乏常规观测系统。但由于近年来建设“冰上丝绸之路”的国家发展需求，相关研究正迎来良好的发展机遇期，未来亟待加强基础理论及应用研究，如极地海洋环境综合观测及参数获取、极地海洋水声波导效应及应用，进一步开展极地环境下水声信号处理和声呐设备的适应性研究等。（作者：尹力，中国科学院声学研究所；王宁，中国海洋大学；殷敬伟，哈尔滨工程大学；李启虎，中国科学院声学研究所 中国科学院大学。《中国科学院院刊》供稿）