[發(fā)明專利]一種基于時頻譜伸縮的仿海豚哨聲水聲通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510305830.X
• 申請日: 2015-06-08
• 公開（公告）號: CN105185382B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉凇佐;喬鋼;劉冰潔;馬天龍;聶東虎;馬璐;尹艷玲;周鋒;孫宗鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G10L17/26
• 分類號: G10L17/26;G10L19/018;G10L13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于仿生水聲通信領(lǐng)域，具體涉及的是一種基于時頻譜伸縮的仿海豚哨聲水聲通信方法。本發(fā)明將傳輸二進制信息轉(zhuǎn)化為十進制信息；提取真實海豚哨聲信號時頻譜輪廓曲線；將所述幀信號經(jīng)過功率放大后通過換能器送入水聲信道；使用水聽器接收信號；對接收信號進行同步。由于技術(shù)方案對選取的真實海豚哨聲信號樣本的特征和數(shù)量沒有特殊要求，因此，海豚哨聲信號樣本可根據(jù)水聲通信應(yīng)用的海域和具體的通信需求靈活選取；信息調(diào)制是采用將真實海豚哨聲信號時頻譜輪廓曲線伸縮的方式，合成的編碼信號符合海豚哨聲信號特點，具有很強的隱蔽性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于仿生水聲通信領(lǐng)域，具體涉及的是一種基于時頻譜伸縮的仿海豚哨聲水聲通信方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著現(xiàn)代探測技術(shù)的發(fā)展，對水聲通信提出了隱蔽性的要求。傳統(tǒng)的隱蔽水聲通信方法多從低信噪比角度出發(fā)，將信號隱藏在海洋背景噪聲中實現(xiàn)隱蔽通信的效果。但是，這種方法同時降低了通信距離。與低信噪比隱蔽水聲通信不同，仿生隱蔽水聲通信采用仿生偽裝的方法，采用水聲環(huán)境中自然存在的生物信號做調(diào)制波形，達到隱蔽的效果。

中國專利說明書CN103368660A中公開了一種基于差分Pattern時延差編碼的仿生水聲通信方法。該方法將海豚哨聲信號應(yīng)用于差分Pattern時延差編碼通信體制中，以達到仿生隱蔽通信的目的。中國專利說明書CN103401619A中公開了一種基于虛擬時間反轉(zhuǎn)鏡M元仿生信號編碼的水聲通信方法，該方法同樣采用海豚哨聲信號進行調(diào)制，實現(xiàn)隱蔽通信。但是，在這兩種通信體制下，為了降低在接收端進行相關(guān)解碼的誤碼率，對選取的哨聲信號之間具有相關(guān)性要求，哨聲信號樣本需求量較大。中國專利說明書CN104217722A公開了一種海豚哨聲信號時頻譜輪廓提取方法，但未將其應(yīng)用于水聲通信之中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種使用任意單一海豚哨聲信號樣本實現(xiàn)仿海豚哨聲隱蔽水聲通信的基于時頻譜伸縮的仿海豚哨聲水聲通信方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

發(fā)送端，

(1)將傳輸二進制信息轉(zhuǎn)化為十進制信息；

(2)提取真實海豚哨聲信號時頻譜輪廓曲線，根據(jù)(1)中所述十進制信息對所述輪廓曲線進行伸縮變換，實現(xiàn)信息調(diào)制；

(3)將(2)中調(diào)制后的輪廓曲線合成仿生通信信號；

(4)在所述仿生通信信號前添加原始哨聲信號作為同步信號，所述同步信號與所述仿生通信信號之間插入零序列作為保護間隔，形成一幀信號；

(5)將所述幀信號經(jīng)過功率放大后通過換能器送入水聲信道；

接收端，

(6)使用水聽器接收信號；

(7)對接收信號進行同步，由同步信號的相關(guān)峰位置時刻加上保護間隔的長度確定信號 開始的時刻，從所述接收信號中提取仿生通信信號；

(8)從(7)中所述仿生通信信號中提取時頻譜輪廓曲線；

(9)將(8)所述提取的時頻譜輪廓曲線與(2)中所述真實海豚哨聲信號時頻譜輪廓曲線對比，獲得十進制調(diào)制信息；

(10)將(9)所示十進制信息轉(zhuǎn)化為二進制信息，實現(xiàn)信息解碼。

所述步驟(1)中所述將二進制信息轉(zhuǎn)化為十進制信息和步驟(10)中所述將十進制信息轉(zhuǎn)化為二進制信息，均采用格雷碼映射的方法。

由于技術(shù)方案對選取的真實海豚哨聲信號樣本的特征和數(shù)量沒有特殊要求，因此，海豚哨聲信號樣本可根據(jù)水聲通信應(yīng)用的海域和具體的通信需求靈活選取；信息調(diào)制是采用將真實海豚哨聲信號時頻譜輪廓曲線伸縮的方式，合成的編碼信號符合海豚哨聲信號特點，具有很強的隱蔽性。