回声定位是人类的一项基本的认知技能。对回声定位的研究具有重要的研究意义和应用价值。通过对人类回声定位机理的研究,可以提炼出一种新的面向环境感知和自主导航的信号处理方法。一方面,可为制造盲用的便携式回声定位装置提供一定的理论依据和技术支撑;另一方面,将这种认知方法引入雷达、声呐等传感设备中,可有望为其提供一种全新的思路和信号处理方法。本文在对面向二维形状目标识别的人类回声定位行为实验进行深入研究和分析的基础上,搭建了一套人类回声定位实验系统,利用该系统模拟了人类回声定位行为实验中的两个场景:“保持静止”场景和“自由运动”场景,分别在两个场景下进行了信号采集工作,研究了相应的声音信号特征提取方法,并分别进行了两个场景下的二维形状目标识别方法研究。本文的主要工作可总结如下:1)对面向二维形状目标识别的人类回声定位行为实验的结果进行了研究和分析,搭建了与之对应的面向人类回声定位的实验系统,并进行了相应的测试;2)研究了声音信号特征提取方法,提取出了总能量(TS)、平均频率(AF)、低频能量(LFS)、中频能量(IFS)、高频能量(HFS)、亮度(TB)、三色值(T1、T2、T3)、不规则度(IRG)等10个特征;3)模拟了“保持静止”场景下的人类回声定位实验,分别从采集的原始声音信号和特征提取两个方面进行了分析,结果表明:很难通过单一位置的声音信号区分不同形状目标,该结果与行为实验的结果相符;4)模拟了“自由运动”场景下的人类回声定位实验,分别对40cm复合信号、80cm复合信号以及80cm回声信号进行了特征提取和可视化分析,结果表明:根据这三种声音信号的总能量特征或者平均频率特征均可有效区分不同形状的二维目标,该结果与行为实验的结果相一致。