【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信，尤其涉及一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法及装置。
技术介绍
1、水声通信技术作为水下最有效的通信手段，被广泛运用于潜基通信、潜潜通信、潜舰通信、水下测控、水下局域网互联、海上遥控遥测、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，为保证水下军事平台信息的隐蔽传输，近年来各国在水声隐蔽通信方面展开了大量研究工作。
2、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(lowprobability of interception,lpi)和低检测概率隐蔽水声通信技术(low probabilityof 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。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。与传统隐蔽水声通信方法不同，仿生伪装隐蔽水声通信方法利用或模仿海洋动物叫声作为通信信号，具有无需降低信噪比就能实
3、专利文献cn207312015u公开了一种基于差分pattern时延差编码的仿生水声通信方法，它利用海豚whistle信号本身及其相互间的时延差值传递通信信息。这种通信方法的信号种类及时间间隔种类均固定，其通信信号串不符合真实海豚whistle信号及其信号间时间间隔的多样性规律，时间间隔分布也与真实海豚whistle信号串不同，这会导致其隐蔽性能受限。专利文献cn103401619a公开了一种基于虚拟时间反转镜m元仿生信号编码的水声通信方法，与专利文献cn207312015u相比具有较高的可靠性，但其通信信号种类及时间间隔种类仍然固定，同样具有不符合真实海豚信号串多样性规律、隐蔽性能受限的问题。专利文献cn118300707a公开了一种仿枪虾信号的水声隐蔽通信方法，与专利文献cn207312015u相比具有较高的通信速率，但其仍未从信号及时间间隔的多样性角度对该类方法的隐蔽性进行改良。
4、这一隐蔽性问题会给通信方法带来较大的安全隐患，专利文献cn112530443b就曾针对这一隐蔽性缺陷公开了一种基于时延差编码的仿鲸目叫声的伪装通信信号识别方法，其对接收到的仿生伪装通信信号串中信号间的时间间隔进行提取，并计算提取出的时间间隔的概率密度函数，以区分仿生伪装通信信号串和真实海洋动物叫声串。由此可见，该问题会给该类仿生伪装通信方法带来极大的隐蔽性隐患。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法及装置，本专利技术克服现有因不符合真实海洋动物叫声信号串信号种类和时间间隔的多样性规律而导致的隐蔽性能受限问题，构建与真实海洋动物叫声信号串高度相似的仿生伪装隐蔽通信串，实现通信信息的高隐蔽传输，详见下文描述：
2、第一方面、一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，所述方法包括：
3、从仿生角度出发，依据真实海洋动物叫声串中信号种类和时间间隔的分布规律，生成大量不同的可用于编码的鲸目动物叫声组及时延差值组，构成鲸目动物叫声组库及时延差值组库；
4、并使用包括但不限于伪随机序列等方式，在编码时对鲸目动物叫声组及时延差值组以码元为单位进行跳组，令编码后的仿生通信信号串包含丰富、变化多样、且符合真实鲸目动物叫声串分布规律的鲸目动物叫声及时延差值，以提高通信伪装性。
5、其中，所述构建好的鲸目动物叫声信号组为：筛选较好自相关性的鲸目动物叫声信号和筛选互相关性的鲸目动物叫声信号。
6、其中，所述筛选较好自相关性的鲸目动物叫声信号为：
7、基于短时能量提取真实鲸目动物叫声信号串中的n个鲸目动物叫声信号s1(t)至sn(t)；
8、
9、计算鲸目动物叫声信号s1(t)至sn(t)的自相关函数a1(t)至an(t)，式中t为时延，依据自相关函数的主瓣宽度tx和旁瓣电平ηs，对提取出的所有鲸目动物叫声信号s1(t)至sn(t)进行筛选，得到主瓣宽度tx小且旁瓣电平ηs小的n'个鲸目动物叫声信号s'1(t)至s'n'(t)。
10、其中，所述筛选多组彼此间互相关性差的鲸目动物叫声信号为：
11、通过：
12、
13、计算高定时精度鲸目动物叫声信号s'i(t)和s'j(t)的互相关系数矩阵cij，式中t为时延，互相关系数矩阵cij为一个n'乘n'的方阵，方阵中第i行第j列的元素为cij。
14、构建集合s1，并将互相关系数矩阵cij中的第一行，即元素c11至c1n'依次与互相关系数筛选阈值ε进行比较，若c11小于ε，将s'1(t)置入集合s1中，若c12小于ε，将s'2(t)置入集合s1中，直至完成c1n'与ε的比较，将集合s1中信号的数量记作ns1，ns1即为s'1(t)至s'n'(t)中与s'1(t)互相关系数低于ε的信号总数；
15、构建集合s2并将互相关系数矩阵cij中的第二行，即元素c21至c2n'依次与互相关系数筛选阈值ε进行比较，完成集合s2的构建，并将集合s2中信号的数量记作ns2，ns2即为s'1(t)至s'n'(t)中与s'2(t)互相关系数低于ε的信号总数，完成至构建集合sn'，并将集合sn'中信号的数量记作nsn'；
16、寻找ns1至nsn'中的最大值nsm，得到对应的鲸目动物叫声信号s'm(t)，将叫声信号s'm(t)置于用于编码的真实鲸目动物叫声信号组的第一组中，作为真实鲸目动物叫声信号组第一组的第一个信号；
17、在集合sm中寻找具有最大ns值的鲸目动物叫声信号作为第一组的第二个信号，在第二个信号对应的集合中寻找第三个信号，以此类推，筛选出彼此间互相关性差的鲸目动物叫声信号第一组；
18、将第一组中的2n个信号对应的ns排除，在余下的ns中寻找最大值，依照上一步骤构建第二组至第m组彼此间互相关性差的鲸目动物叫声信号，其中每组包含2n个信号，用于编码n比特信息。
19、其中，所述时延差值组为：
20、统计真实鲸目动物叫声信号串中时间间隔的分布，得到真实鲸目动物叫声信号串中时间间隔样本f，样本f的概率密度函数为f(x)；
21、利用伪随机序列生成方法生成呈均匀分布的伪随机样本g，对应的概率密度函数为g(x)；
22、基于f本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述鲸目动物叫声组为：筛选较好自相关性的鲸目动物叫声信号和筛选多组彼此间互相关性差的鲸目动物叫声信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述筛选较好自相关性的鲸目动物叫声信号为：
4.根据权利要求2所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述筛选多组彼此间互相关性差的鲸目动物叫声信号为：
5.根据权利要求1所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述时延差值组为：
6.根据权利要求1所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述通信信号串与真实海洋动物叫声信号串高度相似，实现通信信息的高隐蔽传输。
7.根据权利要求5所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述时延差值符合真实鲸目动物叫声串中时间间隔的分布规律。
9.根据权利要求4所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述方法构建多组用于编码的真实鲸目动物叫声信号组。
10.一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信装置，其特征在于，所述装置包括：处理器和存储器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器调用存储器中存储的程序指令以使装置执行权利要求1-9中的任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述鲸目动物叫声组为：筛选较好自相关性的鲸目动物叫声信号和筛选多组彼此间互相关性差的鲸目动物叫声信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述筛选较好自相关性的鲸目动物叫声信号为：
4.根据权利要求2所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述筛选多组彼此间互相关性差的鲸目动物叫声信号为：
5.根据权利要求1所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方法，其特征在于，所述时延差值组为：
6.根据权利要求1所述的一种基于跳组脉位编码的仿声水下隐蔽通信方...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋佳佳，李卓尘，姚庆旺，侯晓宗，李兆明，黄霖，谭金松，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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