[发明专利]一种MSK信号嵌入海豚哨声信号的仿生水声通信方法

说明书

技术领域

本发明属于仿生水声通信领域，具体涉及一种MSK信号嵌入海豚哨声信号的仿生水声通信方法。

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出一种能够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MSK信号嵌入海豚哨声信号的仿生水声通信方法。

本发明目的是这样实现的：

发送端，

(1)对传输二进制信息进行MSK调制，生成相应MSK信号；

(2)提取真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线，与步骤(1)中所述MSK信号相加，得到调制后的哨声信号时频谱轮廓曲线；

(3)将步骤(2)中所述调制后的哨声信号时频谱轮廓曲线合成仿生通信信号；

(4)在步骤(3)中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)将步骤(4)中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)从步骤(7)中所述仿生通信信号中提取时频谱轮廓曲线；

(9)将步骤(8)中所述时频谱轮廓曲线与步骤(2)中所述真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线相减，得到接收MSK信号；

(10)解调步骤(9)中所述接收MSK信号，实现信息解码。

本发明的有益效果在于：

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。

附图说明

图1为基于时频谱MSK调制的仿海豚哨声水声通信流程图；

图2为附加相位θ_k(t)轨迹图；

图3为时频谱MSK调制通信信号帧结构；

图4为MSK信号解调流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明公开了一种MSK信号嵌入海豚哨声信号的仿生水声通信方法。在发射端，以提取的真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线与MSK信号相加的结果为基础，合成仿生通信信号，在仿生通信信号前添加原始哨声信号作为同步信号，形成一帧发射信号。在接收端，通过同步信号相关确定仿生通信信号的起始位置，提取接收仿生信号时频谱轮廓曲线，将其与发送端的真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线相减，得到接收MSK信号，解调MSK信号，实现信息解码。该仿生通信方法对真实海豚哨声信号样本的特征和数量没有特殊要求，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。

本发明涉及一种MSK信号嵌入海豚哨声信号的仿生水声通信方法。其具体流程如图1所示。下面结合附图对具体实施方式进行详细描述。

在信号的发送端：

步骤1：对传输二进制信息进行MSK调制，生成相应MSK信号。

MSK信号是一种特殊的二进制正交2FSK信号，在信号变化的过程中，能够始终保持包络恒定、相位连续。其中，MSK信号的第k个码元可以表示为：