Слуховая система - Альтман Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
В естественных условиях способность летучих мышей к эхо-окационному распознаванию целей проявляется в отличении ими ъедобных объектов от других целей (Griffin, 1967; Webster, 967; Griffin et al., 1965). Как и при распознавании искусствен-:ых мишеней, вероятно, информация о различных свойствах целей одержится в спектре отраженного эхосигнала. Экспериментальное сследование сигналов, отраженных от различных целей, показы-ает, что в зависимости от размеров и конфигурации целей спектр траженного широкополосного сигнала с частотной модуляцией ока-ывается сильно изрезанным. При этом полагается, что частотное аспределение и амплитуда спектральных пиков отражают свойства ;ели (Константинов и др., 1973; Simmons et al., 1974).
Для подковоносов, локационный сигнал которых помимо ЧМ-астот содержит длительный ПЧ-участок, имеется дополнительная озможность распознавания объектов охоты — летающих насеко-:ых — среди окружающих предметов и для выбора более предпочти-ельной добычи. Информация, необходимая для распознавания таких сциллирующих целей, как порхающие насекомые, заключена амплитудной и частотной модуляциях ПЧ-частот эха, которые
вызываются ритмическими биениями крыльев объекта локации. Наблюдений в естественных условиях показали, что подковоносы обнаруживает и преследуют только летающих насекомых, не реагируя на неподвижных (Айрапетьянц, Константинов, 1970; Vogler, Neuweiler, 1988; Schnitzler, Ostwald, 1981; Trappe, 1982). Имеются свидетельства, что подковоносы способны различать добычу (Schnitzler, Ostwald, 1981; Trappe, 1982). Анализ отраженных от насекомых локационных сигналов подковоносов свидетельствует о наличии определенных физических предпосылок для распознавания подковоносами объектов охоты на основе анализа структуры длительной ПЧ-части эхосигнала (Schnitzler, 1978; Schnitzler, Flieger, 1983; Menne, 1984). Исследование характеристик слуха подковоносов при восприятии амплитудной и частотной модуляции сигналов подтверждает возможность такого анализа (Schuller, 1979; Poliak, 1980; Poliak, Schuller, 1981; Васильев, 1983).
Помехоустойчивость эхолокации. Рукокрылые в процессе эхолокационной пространственной ориентации постоянно сталкиваются с необходимостью выделения полезного сигнала на фоне различных помех, которые складываются из акустических шумов среды обитания, собственных зондирующих импульсов и их отражений от окружающих предметов, не являющихся предметом локации. В зависимости от параметра, по которому может происходить такое выделение полезного сигнала, селекцию разделяют на пространственную, временную, частотную и амплитудную. Применительно к эхолокации действенность такого выделения полезного сигнала из помех во многом определяется характеристиками локационных систем: разрешающей способностью по дальности, углу, частоте, направленностью излучения и приема. Например, используя различия по направлению прихода сигнала и помехи, летучие мыши могут выделять сигнал на фоне шума, значительно превышающего сигнал по интенсивности (Grinnell, Schnitzler, 1977).
Наибольшие трудности для локации создают помехи, которые по своим параметрам существенно не отличаются от полезного сигнала, т. е. не позволяют осуществить селекцию последнего. К их числу относятся изотропные случайные помехи, которые перекрывают полезный сигнал по частотным, временным, силовым и пространственным характеристикам.
Экспериментальные исследования помехоустойчивости эхолокации при обнаружении цели — стального шара диаметром 21 мм — в условиях действия широкополосного диффузного шумового поля были проведены на остроухих ночницах и больших подковоносах (Макаров, 1974, 1975, 1980; Константинов и др., 1975). Было установлено, что в этих условиях величина помехоустойчивости локационной системы, определяемая как разница уровней интенсивности сигнала и помехи в точке приема, составляет для ночниц —17 дБ, а для подковоносов 14 дБ. Использование в качестве помех полосовых шумов, перекрывающих по спектру отдельные участки локационных сигналов, показало, что для ночниц весь спектр частот локационных сигналов является информативным для обнаружения
цели, а для подковоносов — область частот 72—75 кГц, соответствующая ЧМ-части их локационных сигналов. Таким образом, у подковоносов в обнаружении неподвижной цели в шума^ длительная ПЧ-часть сигнала, содержащая большую часть энергии, не используется.
6.1.4. ПРИНЦИПЫ ЭХОЛОКАЦИИ
Принципы измерения дальности. Измерение дальности до целей у эхолоцирующих животных осуществляется на основе анализа акустических параметров принимаемых отраженных сигналов. Конкретные принципы эхолокационного измерения дальности могут быть различны.
По представлениям Гриффина (Griffin, 1944, 1958) и Хартриджа (Hartridge, 1945), которых в настоящее время поддерживает большинство исследователей, измерение дальности у летучих мышей основано на истинном эхо-принципе, т. е. на оценке расстояния по величине временной задержки между моментом излучения зондирующего импульса и моментом приема отраженного сигнала. Временная задержка (Т3) для подобного импульсного метода измерения дальности (г) определяется так: 7\,=2г/С, где С — скорость распространения звука. Точками отсчета на зондирующем и отраженном импульсах могут быть максимумы амплитуды (вершины импульсов), передние или задние фронты. Очевидно, что чем меньше длительность импульсов, используемых в эхолокации, тем выше разрешающая способность по дальности и меньше ближняя «мертвая зона», в которой излученный и отраженный сигналы перекрываются. Другой особенностью эхо-принципа является обеспечение однозначности измерений дальности, которое выполняется при условии, когда очередной зондирующий импульс излучается только после приема эха от предыдущего сигнала.
