声源定位技术无论在军事方面还是民用方面都有重要的用途。声源定位的基本原理是:多个传声器按照一定几何性质分布于声场空间中,当声波波面分别到达各个传声器时,会产生与声源位置正比例相关的时延。对该时延进行参数估计即可得到声源的位置信息。传统用于声源定位的传声器阵列定位精度严重局限于声源波长,即声源频率越低,所需要的阵列越大。这极大地限制了传声器阵列的应用范围。声源定位作为生物听觉的重要功能之一,已经进化出多种多样的声源定位手段。动物的声源位置判断能力主要依靠处理双耳所获得的幅度差和相位差。相位差是由于双耳间距引起的,间距越大,相位差越大,定位效果越好。双耳幅度差是由于动物头部引起声衍射或遮蔽引起的,所以头部体积越大,幅度差效果越明显。总之,同传声器阵列相同,要想获得良好的定位能力,双耳必须有足够的间距。然而,有研究表明,奥米亚棕蝇的特殊耦合听觉结构使得其能够准确判断波长远大于自身尺寸的声源方位,这对传声器阵列的微型化提供了重要灵感。本文深入研究了奥米亚棕蝇的听觉机制,并在电-力-声三个听觉模型进行了讨论。前期对其进行了直接的机械结构模仿。实验中使用振膜来模仿棕蝇的双耳,使用金属薄片作为弹性介质连接两个振膜使它们耦合起来。实验测试中使用激光测振仪来测量振膜的振动状态。机械模仿实验比较初步的模仿了奥米亚棕蝇的声定位能力,实验数据显示了系统振动规律与棕蝇的双耳基本相符。以此为基础,提出了模拟奥米亚棕蝇听觉结构的电学模型,从而以电路的方式实现了与奥米亚棕蝇相同的听觉定位特性。并且,通过结合电路分析方法和听觉结构的物理含义提出了模型的最优化方法。仿生的电路将传声器阵列各个阵元输出信号进行耦合。耦合后的输出信号具有与频率和声源方位相关的相位差和幅度差。并且,可通过调节耦合参数获得对声源方位极高灵敏度的响应。理论和实验验证符合较好。该特性将极大地缩小传统阵列尺寸并且能够降低定位系统的复杂度和功耗。