[發明專利]一種基于數字水印的主動聲吶身份識別方法

無效

• 申請號: 201410019310.8
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103794217A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 戴躍偉;周海會;王彪;翟江濤
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及主動聲吶，特別是涉及基于數字水印的主動聲吶身份識別的方法。

背景技術

在復雜的海底環境中,充斥著大量的聲信號。這些聲信號有的是海洋生物發出的，還有許多是人為產生的。這些信號的身份難以分辨，而在實際的應用中，識別一聲吶信號的身份卻是非常有必要的。由于主動聲吶脈沖本身除了帶寬、頻率、持續時間和脈沖波形，不帶任何身份信息。數字水印技術是目前一種較為有效的身份識別方法。因此，本發明在主動聲吶發射的信號中嵌入數字水印，以達到識別的目的。該技術有較強的實際應用需求，如在實際的操作中，可以利用該技術區分同類主動聲納探測信號的真實身份，以及辨別出偽裝信號。另一個應用是在海底特設傳感器網絡以用于追蹤和導航。例如，定位水下無人航行器。在無人航行器的實際操作中，這些航行器需要通過和網絡節點進行溝通以實現導航和通信。然而作為網絡節點很容易會有移動，因此在它們發射的信號中嵌入發射此信號時的位置對無人航行器導航有著重要價值。現有的方法是建立一個包含了多種主動聲吶探測信號的特征數據庫并據此和探測到的信號進行比較來被動識別。海洋里存在著同類聲納的探測信號以及偽裝信號，這些信號的相似度極高。該方法對于這類信號的身份識別能力有待進一步加強。所以，如何準確、有效地辨別真偽信號以及同類聲吶探測信號的身份，成為現有技術有待解決的問題。

發明內容

現有技術不能準確、有效地辨別真偽信號以及同類聲吶探測信號的身份。為了克服這些不足，本發明提供了一種基于數字水印的主動聲吶身份識別方法。

本發明基于數字水印的主動聲吶身份識別方法，其特征在于包括下列步驟：

步驟1：水印嵌入

(I)原始信號預處理：

將原始信號s(t)平均分成n塊,

s(t)＝[s₁(t),s₂(t),...s_n(t)]?????(1)其中每一塊的長度m＝N/n，N為原始信號的采樣點數，對經過分塊后的原始信號s(t)，進行離散余弦變換DCT：

S(f)＝dct(s(t))＝[S₁(f),S₂(f),…，S_n(f)]????(2)

其中S_j(f)＝dct(s_j(t))???????(3)

這里j＝1,2,…n，t表示時域，n大于1的自然數，下同；

(II)水印生成

水印的負載:

C＝[c₁,c₂,…c_n]??????(4)

其中c_1...n∈{-1,1}；

攜帶這些負載的水印為:

ω＝[ω₁,ω₂,…ω_n],ω_j＝[w₁,w₂,…w_m]^T????(5)

這里的上標T表示轉置，下同；

則嵌入的水印即原始水印為:

W＝[W₁,W₂,…W_n]＝[c₁ω₁,c₂ω₂,…c_nω_n]???(6)

(III)水印嵌入

根據選取海洋聲學模型選取需要的嵌入矩陣：

P＝[P₁,P₂,…P_n]?????(7)

其中而p_ji∈{0,1}；

這里i＝1,2,…m，下同；

則根據該嵌入矩陣P修改S(f)有嵌入水印后的離散余弦變換DCT域信號：

S_w＝S(P)+kW(P)＝[S_1w,S_2w,…S_nw]?????(8)

其中S_jw＝S_j(P_j)+c_jω_j(P_j)，k是水印嵌入系數表征水印的嵌入強度；

嵌入水印后的信號為:

步驟2：水印檢測