[發明專利]基于時延差編碼的仿鯨目叫聲的偽裝通信信號識別方法

有效

• 申請號: 202011298805.0
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112530443B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 蔣佳佳;苗宇;段發階;傅驍;王憲全;李春月;孫中波;崔錦東;喬飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G10L17/26
• 分類號: G10L17/26;G10L15/04;G10L19/20;G10L21/0308;G10L25/45
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.基于時延差編碼的仿鯨目叫聲的偽裝通信信號識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)使用基于短時能量和短時過零率的雙門限端點檢測算法檢測鯨聲信號叫聲脈沖的起始點t_on與結束點t_off；并計算叫聲脈沖中心位置t_m；每個叫聲脈沖中心位置t_m由下式計算：

式中t_on和t_off是通過雙門限端點檢測算法檢測到的鯨叫聲脈沖起始點與結束點；

(2)對每兩個相鄰叫聲脈沖中心點所對應的時刻點求差得到兩個相鄰叫聲脈沖中心點的時延差值τ_i；

(3)將得到的所有時延差值按照從小到大順序排列，并計算時延差值概率密度函數；

(4)劃定時延差密集分布區域t_τi，時延差密集分布區域t_τi是包含最小編碼時間i倍的時延差值i·τ₀及其偏差范圍m的區間，能夠通過統計各區間內時延差值τ_i出現的頻次實現對時延差編碼仿生隱蔽通信水聲信號的識別；發射端發射的時延差值為τ_n的兩個叫聲脈沖在接收端的時延差值會落在區間τ_r內：

τ_r＝[τ_n-m,τ_n+m] (3)

式中m為時延差偏差范圍，其大小由信號發射端和接收端的相對運動速度以及信道決定的，τ_n為時延差編碼時設定的時延差值，其數值為最小編碼時間τ₀的整數倍，在統計過程中，對不同的時延差值τ_n，其偏差范圍m相等；

找到時延差最小值τ_min，τ_min∈(0,10s)和時延差最大值τ_max，τ_max∈(τ_min,10s)：

τ_max＝N·τ₀+m (4)

τ_min＝τ₀-m (5)

式中τ₀為最小編碼時間，m為時延差值偏差范圍，N為時延差編碼時設定的時延差值數量，根據每個碼元攜帶信息量的不同，時延差編碼時設定的時延差值數量N也會隨之不同，結合式(4)和式(5)得：

因偏差范圍m相較于最小編碼時間τ₀來說數值較小，即得到設定的時延差值數量N：

式中為向下取整符號；

結合式(4)和式(5)，得到最小編碼時間τ₀和時延差偏差范圍m：

劃定時延差密集分布區域t_τi：

t_τi＝[i·τ₀-m,i·τ₀+m](i＝1,2,…,N) (10)

式中N為編碼時設定的時延差值數量，τ₀為最小編碼時間，m為時延差偏差范圍；

(5)統計時延差密集分布區域t_τi內的時延差概率密度和P_a，設定概率密度閾值P_T，若P_a＜P_T則識別為真實鯨聲信號；若P_a＞P_T則判定為時延差編碼仿生隱蔽通信信號；統計時延差密集分布區域t_τi內出現時延差值τ_i的概率密度和，時延差密集分布區域t_τi內的時延差值τ_i對應的概率密度P_τi為：

P_τi＝{P_τ|i·τ₀-m＜τ_i＜i·τ₀+m} (11)

式中P_τ為任意時延差值τ對應的概率密度；時延差密集分布區域t_τi內的時延差概率密度和P_a為：

P_a＝ΣP_τi (12)

進一步，設定概率密度閾值P_T，比較概率密度和P_a與概率密度閾值P_T的大小對待識別信號S進行判定：

2.根據權利要求1所述基于時延差編碼的仿鯨目叫聲的偽裝通信信號識別方法，其特征在于，步驟(1)具體如下：

在對待識別信號S進行加窗分幀之后計算每一幀的短時能量和過零率；分別為短時能量譜和過零率譜設定一個高閾值T_H和一個低閾值T_L；在檢測過程中，將短時能量譜和過零率譜分別與相應的閾值進行比較，若超過低閾值T_L，就開始標記起始點t_on，若t_on之后聲音段的短時能量或過零率超過了高閾值T_H，則保留此段信號直到短時能量和過零率均降低至低閾值T_L以下，標記有效信號段結束，并記錄結束端點t_off；否則放棄標記的t_on重新開始端點檢測。