[發明專利]一種基于橢球波函數的仿生通信探測方法

有效

• 申請號: 202110800802.0
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN113364531B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 孫海信;海丹丹;齊潔;朱正根;周明章
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04B11/00;H04B1/717
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程華

本發明涉及一種基于橢球波函數的仿生通信探測方法，屬于橢球波函數領域。仿生通信探測方法包括：1)利用橢球波函數(PSWF)及各階函數作為基函數擬合海豚通信信號；2)提取海豚通信信號的波形包絡并計算所述波形包絡的極值點；3)提取極值點之間的波形；4)構造多個橢球波函數并進行加權擬合；5)求出橢球波函數組合函數與極值點波形的相關函數并求出最值；6)給定一個迭代值，對步驟4)和5)進行重復計算，直到求出脈沖函數組的合適加權值。并應用到通信探測一體化系統中。利用PSWF來擬合海豚通信信號，設計出可靠的基于PSWF的仿生通信序列波形，達到隱蔽信息的目的，由此搭建一體化的仿生通信和探測系統，提高水聲通信的隱蔽性和可靠性。

本申請是名為《一種基于橢球波函數的仿生通信探測方法》的專利申請的分案申請，原申請的申請日為2017年08月07日，申請號為201710667288.1。

技術領域

本發明涉及橢球波函數領域，特別是涉及一種基于橢球波函數的仿生通信探測方法。

背景技術

隨著水下軍事項目遙控、調度和實施對水聲通信提出了穩健性、可靠性和隱秘性的需求。因此，迫切需要引入新機理和新技術到水聲通信中來，解決其當前依然面臨的安全性問題。

水聲通信網在海洋環境監測、自然災害預警、港口及近岸檢測、特別是對于水下偵察與作戰群體的管理、指揮與調試等方面都有十分重要的作用。為防止水聲通信網工作時節點暴露、非友好節點接入或節點間交互信息時被偵聽，水下通信時對隱蔽性的要求越來越高。

目前的水下通信、水下探測大多以水聲信號為主。然而，水聲信號是一個極其復雜的時變、頻變和空變信道，并且具有強多徑、高噪聲等特性，使得水聲信道是目前最為復雜的無線通信信道。面對著海洋環境復雜的水聲信道，部分科學家們想到了參考海豚、鯨魚等依靠水聲進行通信、定位和目標識別的海洋生物，模仿它們的一些機理和功能，解決水聲工程中遇到的問題。

仿生通信是一種隱蔽水聲通信通常采取的方法，與傳統的單純降低信噪比的方法不同，仿生通信是利用水聲環境中自然存在的信號作調制波形，這種信號可以選用海洋中常見的海豚、鯨魚等哺乳動物發出的聲音。它們利用聲信號來探測周圍的環境和信息交流。后來，研究發現這些海洋哺乳動物頭部前額上的脂肪突起部分會發出高頻的超聲信號，進行回聲定位。仿生隱蔽通信即采用海洋中固有的鯨魚叫聲信號作為信息載體，允許通信信號被探測到，但是在外部識別的過程中被當做海洋噪聲排除，達到隱蔽通信的效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于橢球波函數的仿生通信探測方法，可提高水聲通信的隱蔽性和可靠性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于橢球波函數的仿生通信探測方法，所述基于橢球波函數的仿生通信探測方法包括：

第一步：利用橢球波函數及各階函數作為基函數擬合海豚通信信號，具體包括：

改變橢球波函數的階次，進而改變峰值頻率，實現橢球波函數頻譜的搬移；

調整橢球波函數的時頻聯合參數，控制脈沖的頻譜和帶寬，擬合得到海豚通信信號；

所述橢球波函數的公式為(1-t²)ψ”(t)-2tψ'(t)+(χ_j-c²t²)ψ(t)＝0；

其中，ψ(t)為橢球波函數，ψ'(t)為橢球波函數的一階導數、ψ”(t)為橢球波函數的二階導數，c＝T_sΩ，Ω為橢球波函數的帶寬。

n階橢球波函數為ψ_n＝(c,t)，ψ_n(c,t)∈[-T_s/2,T_s/2]，其中，c為時頻聯合參數；