[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于时频谱伸缩的仿海豚哨声水声通信方法，其特征在于：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，根据步骤(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；提取真实海豚哨声信号时频谱轮廓曲线，将哨声信号第r次谐波在每个采样点的频率值表示为fr[n]；基于时频谱伸缩的仿海豚哨声水声通信是使哨声信号所有谐波分量中心频率不变，通过调制频率范围的压缩或扩展系数加载数字信息，其具体表示为：其中，fr0表示第r次谐波的中心频率，N表示第r次谐波的长度；fr′[n]＝fr0+a(fr[n]‑fr0)a是谐波频率压缩或扩展的系数，当a＞1时，信号频率范围扩展，当a＜1时，信号频率范围压缩；若将哨声信号频率的压缩扩展系数的范围设置为A，即压缩或扩展系数a根据调制参数的大小在1/A～A的范围内变化，表示为：其中，m表示调制参数，M表示调制参数能够取得的最大值；(3)将步骤(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)所述提取的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对比，获得十进制调制信息；(10)将步骤(9)所述十进制信息转化为二进制信息，实现信息解码。