對鯨聲信號的特點,采用隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)對鯨聲信號進行匹配濾波處理,提高鯨聲信號的處理精度,保證通信的可靠性;(4)鯨聲脈沖信號的頻率較其它水下生物發出的脈沖信號的頻率更低,所以鯨聲脈沖信號能傳送的更遠,是一種實現遠距離通信的良好偽裝聲信號載體。
[0027]本實用新型采取的技術方案是,利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法,包括:
[0028]第一步:確定通信系統的通用模型。
[0029]利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法的通用模型如圖1所示,它主要由通信節點I或22組成,但不局限于兩個通信節點,可以包含很多個通信節點;而每個通信節點又由信號發送模塊23或26和信號接收模塊24或25組成;信號發送模塊23由發信控制模塊2、時延差編碼器31、功率放大器3和發聲傳感器4組成;同樣地,信號發送模塊26由發信控制模塊18、時延差編碼器33、功率放大器17和發聲傳感器16組成;信號接收模塊24由接收傳感器7、信號調理器6、時延差解碼器32和收信控制模塊5組成;同樣地,信號接收模塊25由接收傳感器21、信號調理器20、時延差解碼器34和收信控制模塊19組成;
[0030]進一步地,發信控制模塊2將所需要發送的信息,通過時延差編碼器31以時延差的編碼方式(如圖2所示)產生鯨clicks聲脈沖信號,這些脈沖信號傳送至功率放大器3進行功率放大后,再傳送至發聲傳感器4,發聲傳感器4再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號8、9、10或11發送出去;
[0031]進一步地,接收傳感器21將以聲波形式傳來的鯨clicks聲脈沖信號8、9、10或11轉換成電信號后傳送到信號調理器20 ;
[0032]進一步地,信號調理器20通過隨機匹配濾波器(stochastic matched filter的原理請參見文獻[3])對接收到的鯨clicks聲脈沖信號進行匹配濾波處理后,將信號輸出到時延差解碼器34,以提取出鯨clicks聲脈沖信號之間的時延差信息,然后將這些時延差信息傳送至收信控制模塊19 ;
[0033]進一步地,收信控制模塊19對信號調理器20傳送來的時延差信息進行識別,恢復出發信控制模塊2所發送的信息;
[0034]進一步地,鯨聲脈沖信號(如脈沖信號8、9、10或11)的頻率較其它水下生物(例如海豚)發出的脈沖信號的頻率更低,所以鯨聲脈沖信號能傳送的更遠,是一種實現遠距離通信的良好偽裝聲信號載體;
[0035]同樣地,進一步地,發信控制模塊18將所需要發送的信息,通過時延差編碼器33以時延差的編碼方式(如圖2所示)產生鯨clicks聲脈沖信號,這些脈沖信號傳送至功率放大器17進行功率放大后,再傳送至發聲傳感器16,發聲傳感器16再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號12、13、14或15發送出去;
[0036]進一步地,接收傳感器7將以聲波形式傳來的鯨clicks聲脈沖信號12、13、14或15轉換成電信號后傳送到信號調理器6 ;
[0037]進一步地,信號調理器6通過隨機匹配濾波器(stochastic matched filter的原理請參見文獻[3])對接收到的鯨clicks聲脈沖信號進行匹配濾波處理后,將信號輸出到時延差解碼器32,以提取出鯨clicks聲脈沖信號之間的時延差信息,然后將這些時延差信息傳送至收信控制模塊5 ;
[0038]進一步地,收信控制模塊5對信號調理器6傳送來的時延差信息進行識別,恢復出發信控制模塊18所發送的信息;
[0039]第二步:確定適合鯨聲特點的時延差編碼方式。
[0040]時延差編碼方式如圖2所示,一個數據幀格式由一組幀同步脈沖27、導碼28、許多個信息碼29組成;
[0041]進一步地,幀同步脈沖27、導碼28、信息碼29都是以鯨clicks聲脈沖信號為載體;
[0042]進一步地,幀同步脈沖27的持續時間長度te、導碼28的持續時間長度ta、以及幀同步脈沖27與導碼28之間的時間間隔tc可根據實際需要進行設置,以保證通信的可靠性;
[0043]進一步地,在信息碼29中,相鄰鯨聲脈沖之間的時間間隔W…、V1都不大于tp,而%為相鄰鯨聲脈沖之間的最大時間間隔;
[0044]進一步地,tp= mt d,而m代表了 mbit信息;td代表兩個相鄰鯨聲脈沖之間的最小時延間隔,如圖2中的30所示;
[0045]進一步地,當0<ti_1= kt d+ty<tp, O ( k〈m時(其中,i為大于I的正整數),V1時間間隔所代表的信息為k;
[0046]進一步地,通過對鯨聲脈沖進行選擇,使得信息碼29中鯨聲脈沖之間的相關性較小,以保證各個鯨聲脈沖的高可靠識別能力;同時,相關性較小的鯨聲脈沖的個數為q ;
[0047]進一步地,q的大小決定了每個鯨聲脈沖所攜帶的信息量,因此,q的大小可根據實際應用需要進行選擇;
[0048]第三步:確定適合鯨聲特點的信號匹配濾波方法。
[0049]鯨聲脈沖信號與常規的聲源系統發射的聲脈沖信號(例如單頻矩陣脈沖信號、線性調頻脈沖信號等)有較大的區別;鯨聲脈沖信號的包絡隨機變化,沒有固定的規律,包絡內調制信號為復雜的寬帶信號,且信號為非平穩信號,有較為復雜的時頻特性,這導致鯨聲信號的匹配濾波方法較常規聲脈沖信號更難設計與實現;
[0050]進一步地,針對上述鯨聲信號的匹配濾波難點,本實用新型選擇隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)對鯨聲脈沖信號進行匹配濾波處理;
[0051]進一步地,隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)具有更好的抑制多徑的性能,并對鯨聲信號的接收具有很好的較果,能獲得很高的處理性能;隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)的具體原理和應用實例可參見文獻[3]。
[0052]本實用新型具有如下技術效果:
[0053](I)利用鯨聲脈沖信號(clicks)對水下聲通信發信方進行偽裝,提高發信方的隱蔽性;
[0054](2)采用時延差編碼方式進行水下通信,能有效克服水下通信的多途影響,保證水下通信的遠距離、高速率和高可靠性;
[0055](3)針對鯨聲信號的特點,采用隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)對鯨聲信號進行匹配濾波處理,提高鯨聲信號的處理精度,保證通信的可靠性;
[0056](4)鯨聲脈沖信號的頻率較其它水下生物發出的脈沖信號的頻率更低,所以鯨聲脈沖信號能傳送的更遠,是一種實現遠距離通信的良好偽裝聲信號載體。
[0057]為克服現有技術的不足,本實用新型提供一種利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法,它不僅能克服常規通信聲脈沖信號易于被識別和定位的缺點,還具有偽裝隱蔽性強、通信距離遠、通信速率高以及通信可靠性高等優越性能。
[0058]本實用新型具有如下優點:(I)利用鯨聲脈沖信號(clicks)對水下聲通信發信方進行偽裝,提高發信方的隱蔽性;(2)采用時延差編碼方式進行水下通信,能有效克服水下通信的多途影響,保證水下通信的遠距離、高速率和高可靠性;(3)針對鯨聲信號的特點,采用隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)對鯨聲信號進行匹配濾波處理,提高鯨聲信號的處理精度,保證通信的可靠性;(4)鯨聲脈沖信號的頻率較其它水下生物發出的脈沖信號的頻率更低,所以鯨聲脈沖信號能傳送的更遠,是一種實現遠距離通信的良好偽裝聲信號載體。
[0059]本實用新型是這樣實現的:
[0060]第一步:通信系統的通用模型。
[0061]利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法的通用模型如圖1所示,它主要由通信節點I或22組成,但不局限于兩個通信節點,可以包含很多個通信節點;而每個通信節點又由信號發送模塊23或26和信號接收模塊24或25組成;信號發送模塊23由發信控制模塊2、時延差編碼器31、功率放大器3和發聲傳感器4組成;
[0062]進一步地,同樣地,信號發送