[发明专利]一种基于时频谱伸缩的仿海豚哨声水声通信方法

说明书

本发明属于仿生水声通信领域，具体涉及的是一种基于时频谱伸缩的仿海豚哨声水声通信方法。本发明将传输二进制信息转化为十进制信息；提取真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线；将所述帧信号经过功率放大后通过换能器送入水声信道；使用水听器接收信号；对接收信号进行同步。由于技术方案对选取的真实海豚哨声信号样本的特征和数量没有特殊要求，因此，海豚哨声信号样本可根据水声通信应用的海域和具体的通信需求灵活选取；信息调制是采用将真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线伸缩的方式，合成的编码信号符合海豚哨声信号特点，具有很强的隐蔽性。

技术领域

本发明属于仿生水声通信领域，具体涉及的是一种基于时频谱伸缩的仿海豚哨声水声通信方法。

背景技术

近年来，随着现代探测技术的发展，对水声通信提出了隐蔽性的要求。传统的隐蔽水声通信方法多从低信噪比角度出发，将信号隐藏在海洋背景噪声中实现隐蔽通信的效果。但是，这种方法同时降低了通信距离。与低信噪比隐蔽水声通信不同，仿生隐蔽水声通信采用仿生伪装的方法，采用水声环境中自然存在的生物信号做调制波形，达到隐蔽的效果。

中国专利说明书CN103368660A中公开了一种基于差分Pattern时延差编码的仿生水声通信方法。该方法将海豚哨声信号应用于差分Pattern时延差编码通信体制中，以达到仿生隐蔽通信的目的。中国专利说明书CN103401619A中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，该方法同样采用海豚哨声信号进行调制，实现隐蔽通信。但是，在这两种通信体制下，为了降低在接收端进行相关解码的误码率，对选取的哨声信号之间具有相关性要求，哨声信号样本需求量较大。中国专利说明书CN104217722A公开了一种海豚哨声信号时频谱轮廓提取方法，但未将其应用于水声通信之中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用任意单一海豚哨声信号样本实现仿海豚哨声隐蔽水声通信的基于时频谱伸缩的仿海豚哨声水声通信方法。

本发明的目的是这样实现的：

发送端，

(1)将传输二进制信息转化为十进制信息；

(2)提取真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线，根据(1)中所述十进制信息对所述轮廓曲线进行伸缩变换，实现信息调制；

(3)将(2)中调制后的轮廓曲线合成仿生通信信号；

(4)在所述仿生通信信号前添加原始哨声信号作为同步信号，所述同步信号与所述仿生通信信号之间插入零序列作为保护间隔，形成一帧信号；

(5)将所述帧信号经过功率放大后通过换能器送入水声信道；

接收端，

(6)使用水听器接收信号；

(7)对接收信号进行同步，由同步信号的相关峰位置时刻加上保护间隔的长度确定信号 开始的时刻，从所述接收信号中提取仿生通信信号；

(8)从(7)中所述仿生通信信号中提取时频谱轮廓曲线；

(9)将(8)所述提取的时频谱轮廓曲线与(2)中所述真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线对比，获得十进制调制信息；

(10)将(9)所示十进制信息转化为二进制信息，实现信息解码。

所述步骤(1)中所述将二进制信息转化为十进制信息和步骤(10)中所述将十进制信息转化为二进制信息，均采用格雷码映射的方法。

由于技术方案对选取的真实海豚哨声信号样本的特征和数量没有特殊要求，因此，海豚哨声信号样本可根据水声通信应用的海域和具体的通信需求灵活选取；信息调制是采用将真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线伸缩的方式，合成的编码信号符合海豚哨声信号特点，具有很强的隐蔽性。