一种基于准正交信号的水下仿生伪装隐蔽通信方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于准正交信号的水下仿生伪装隐蔽通信方法及装置，包括：根据鲸目动物哨声特点，基于准正交信号设计通信编码方法；将每个编码哨声段与其对应的准正交信号库内的准正交信号进行拷贝相关处理，判断使用的准正交信号，实现通信信息的解码；基于通信发射和接收平台实现通信信息的发射和解码

【技术实现步骤摘要】
一种基于准正交信号的水下仿生伪装隐蔽通信方法及装置


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于准正交信号的水下仿生伪装隐蔽通信方法及装置
。

技术介绍

[0002]水声通信技术作为水下最有效的通信手段，被广泛运用于水下平台
、
水上平台及陆地间的相互通信
、
水下测控
、
水下局域网互联
、
海洋平台设备遥控
、
水下图像传输
、
水下通信导航一体化等领域
。
近年来，随着各国在海洋领域博弈的日益激烈，在海上维权
、
海域保护等领域，水声通信技术发挥出愈发重要的作用
。
然而，随着各国在海洋隐身技术方面的发展，水声通信系统的隐蔽性和安全性正面临着愈发严峻的挑战，因此，近年来各国在水声隐蔽通信方面展开了大量研究工作
。
[0003]传统隐蔽水声通信方法主要采用低截获概率隐蔽水声通信技术
(Low Probability of Interception,LPI)
和低检测概率隐蔽水声通信技术
(Low Probability of Detection,LPD)。
其中
LPI
主要通过跳频
、
跳时等技术改变人造通信信号的参数，以提高水下检测系统截获通信信息的难度，从而达到隐蔽通信的目的
。
但是，这种方法所采用的通信信号仍为单频信号
、
线性调频信号等传统水下通信信号，具有较为明显的人工特征，容易引起侦查系统的注意，导致水下军事平台被定位
。
[0004]而
LPD
的核心思路为努力降低通信信号的信噪比，将通信信号隐藏在噪声中以增加侦查系统检测到通信信号的难度
。
但是，这种低信噪比的隐蔽通信方法会限制通信系统的通信距离，导致长远距离隐蔽通信的可靠性和有效性难以得到保障
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于准正交信号的水下仿生伪装隐蔽通信方法及装置，本专利技术从仿生角度出发利用多段准正交信号拼接的方式，在频率连续
、
相位相续的条件下模仿真实鲸目动物哨声信号，并通过准正交信号间的准正交性传递通信信息，实现了水下隐蔽通信，详见下文描述：
[0006]一种基于准正交信号的水下仿生伪装隐蔽通信方法，所述方法包括：
[0007]根据鲸目动物哨声特点，基于准正交信号设计通信编码方法；
[0008]将每个编码哨声段与其对应的准正交信号库内的准正交信号进行拷贝相关处理，判断使用的准正交信号，实现通信信息的解码；
[0009]基于通信发射和接收平台实现通信信息的发射和解码
。
[0010]一种基于准正交信号编码的水下隐蔽通信装置，所述装置包括：
[0011]通信发射平台：鲸目动物哨声脉冲库将待模仿的鲸目动物哨声传输至准正交信号生成器，准正交信号生成器将待模仿的鲸目动物哨声分段并根据哨声段端点处的瞬时频率值得到用于编码的准正交信号库，并将其送入通信编码器中，通信编码器读取待传输的通信信息，并根据通信信息发送端的编码方法，选择准正交信号构造仿生鲸目动物哨声脉冲，
然后传输至水声换能器，通过水声换能器
18
转换成声波信号发向水中，实现通信信息的发射；
[0012]通信接收平台：使用水听器将携带有通信信息的仿鲸目动物哨声信号进行采集并转换成电信号传输至拷贝相关器，拷贝相关器对接收信号进行同步定时后送入通信解码器中，通信解码器基于解码方法对接收信号进行解码，最后将解码出的通信信息通过通信信息输出器输出
。
[0013]本专利技术提供的技术方案的有益效果是：
[0014](1)
本专利技术以真实鲸目动物哨声信号作为模仿对象，构造与真实鲸目动物哨声信号高度相似的通信信号，将检测到的通信信号视为原始鲸目动物叫声而作为海洋噪声滤除，以达到隐蔽通信的目的；
[0015](2)
本专利技术的每个码元使用的准正交信号的起始
、
终止频率均与真实鲸目动物哨声信号在同一时间点的瞬时频率相同，这在实现了仿生通信信号频率变化与真实鲸目动物哨声信号频率变化的较高相似度的同时，保证了仿生通信信号频率的连续，进一步提高所设计方法的隐蔽性；
[0016](3)
本专利技术在拼接成为仿生通信信号时，每个码元的起始相位依据其前一个码元的终止相位进行了相位补偿，这保证了仿生通信信号相位的连续，进一步提高了所设计方法的隐蔽性
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术中编码方法的编码示意图；
[0018]图2为本专利技术中四种类型的非线性调频基础信号的时频脊线概图；
[0019]其中：1为频率下降凹型非线性调频基础信号；2为频率上升凹型非线性调频基础信号；3为频率上升凸型非线性调频基础信号；4为频率下降凸型非线性调频基础信号
。
[0020]图3为本专利技术中由四种类型的非线性调频基础信号构成的四种类型频率上升拼接信号的时频脊线概图；
[0021]其中：5为先凹后凸型频率上升拼接信号；6为先凸后凹型频率上升拼接信号；7为双凹型频率上升拼接信号；8为双凸型频率上升拼接信号
。
[0022]图4为本专利技术中由四种类型的非线性调频基础信号构成的四种类型频率下降拼接信号的时频脊线概图；
[0023]其中，9为先凸后凹型频率下降拼接信号；
10
为先凹后凸型频率下降拼接信号；
11
为双凹型频率下降拼接信号；
12
为双凸型频率下降拼接信号；
13
为拼接信号的拼接节点
。
[0024]图5为本专利技术中不同拼接节点的拼接信号间的最大互相关系数值；
[0025]图6为本专利技术中编码完成的仿生通信哨声信号的时频图；
[0026]图7为本专利技术中通信发射平台的示意图；
[0027]其中，
14
为鲸目动物哨声脉冲库；
15
为准正交信号生成器；
16
为通信编码器；
17
为待传输的通信信息；
18
为水声换能器
。
[0028]图8示出本专利技术中通信接收平台的示意图
。
[0029]其中，
19
为水听器；
20
为拷贝相关器；
21
为通信解码器；
22
为通信信息输出器
。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述
。
[0031]与传统方法不同，本专利技术实施例设计了一种通过模仿鲸目动物哨声从而伪装自身的新型水下隐蔽通信方法及装置，其从仿生角度出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于准正交信号的水下仿生伪装隐蔽通信方法，其特征在于，所述方法包括：根据鲸目动物哨声特点，基于准正交信号设计通信编码方法；将每个编码哨声段与其对应的准正交信号库内的准正交信号进行拷贝相关处理，判断使用的准正交信号，实现通信信息的解码；基于通信发射和接收平台实现通信信息的发射和解码
。2.
根据权利要求1所述的一种基于准正交信号的水下仿生伪装隐蔽通信方法，其特征在于，所述通信编码方法为：对第
n
段哨声段，根据其起始端点
P
n
和终止端点
P
n+1
处的瞬时频率值
f
n
和
f
n+1
生成多条拼接信号
y(t)
；以拼接节点为界，生成具有不同时宽
T
x
和带宽
B
x
的线性或非线性调频信号作为基础信号
x(t)
，在
T
x1
+T
x2
＝
T
S
和
B
x1
+B
x2
＝
|f
n+1
‑
f
n
|
的条件下，选取可拼接成
y(t)
的两段基础信号
x1(t)
和
x2(t)
构成
y(t)
；设置准正交性筛选阈值
ε
对生成的所有拼接信号
y(t)
进行准正交性筛选，得到准正交信号
z(t)
；根据待编码信息决定该哨声段
n
具体使用的准正交信号
z
n
(t)
；在拼接时对每个哨声段的相位通过相位补偿因子进行相位补偿以保证通信哨声相位连续，为；
3.<...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋佳佳，李卓尘，黄霖，李兆明，侯晓宗，姚庆旺，魏彬，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：