利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水聲通信領域，為提供一種利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法，實現水下偽裝隱蔽通信。為此，本發(fā)明采取的技術方案是，利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法及裝置，包括：由兩個通信節(jié)點1或22組成，但不局限于兩個通信節(jié)點，或者包含很多個通信節(jié)點；而每個通信節(jié)點又由第23信號發(fā)送模塊(23)或第26信號發(fā)送模塊(26)和第24信號接收模塊(24)或第25信號接收模塊(25)組成；第23信號發(fā)送模塊(23)由第2發(fā)信控制模塊(2)、第31時延差編碼器(31)、第3功率放大器(3)和第4發(fā)聲傳感器(4)組成。本發(fā)明主要應用于水聲通信。
【專利說明】利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水聲通信領域，具體講，涉及利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法。
技術背景
[0002]在軍事通信系統(tǒng)中，隱蔽性至關重要，它關系到軍事系統(tǒng)的生存能力和存活時長。在水下通信系統(tǒng)中更是如此，例如采用隱蔽通信的潛艇能減小被敵方探測到的概率。水下通信系統(tǒng)中，絕大部分采用以聲波為傳輸媒介的通信方式。在進行通信時，發(fā)信方需要利用發(fā)射傳感器(例如發(fā)射水聽器陣)向外發(fā)射大功率的聲波信號；而常規(guī)的聲波信號主要有矩形脈沖波形、線性調頻脈沖波形等，這些信號的包絡簡單(為脈沖矩形)，且信號包絡內調制信號一般為單頻正弦波或頻率線性變化的正弦波，這些信號特點導致它們很容易被敵方偵察系統(tǒng)識別和定位，從而導致發(fā)信方被暴露，這將對發(fā)信方的生存能力構成嚴重的威脅。
[0003]本發(fā)明提供一種利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法；本發(fā)明采用鯨聲(鯨的clicks脈沖信號(參見文獻[I]))作為水下聲通信發(fā)信方的發(fā)射波形，采用時延差編碼(參見文獻[2])通信方式發(fā)送鯨聲信號，采用隨機匹配濾波器(stochastic matchedfilter,參見文獻[3])對鯨聲信號進行匹配濾波處理，從而實現水下偽裝隱蔽通信。
[0004]參考文獻:
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[0007][3]PhiIippe Courmontagne,The Stochastic Matched Filter and ItsApplicat1ns to Detect1n and De-Noising, InTechOpen, Published on:2010-08-17.
【發(fā)明內容】
[0008]為克服現有技術的不足，本發(fā)明旨在克服現有水下聲通信發(fā)信方容易暴露自身位置的缺點，提供一種利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法，實現水下偽裝隱蔽通信。為此，本發(fā)明采取的技術方案是，利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信裝置，包括:由兩個通信節(jié)點I或22組成，但不局限于兩個通信節(jié)點，或者包含很多個通信節(jié)點；而每個通信節(jié)點又由第23信號發(fā)送模塊(23)或第26信號發(fā)送模塊(26)和第24信號接收模塊(24)或第25信號接收模塊(25)組成；第23信號發(fā)送模塊(23)由第2發(fā)信控制模塊(2)、第31時延差編碼器
(31)、第3功率放大器(3)和第4發(fā)聲傳感器⑷組成；同樣地，第26信號發(fā)送模塊(26)由第18發(fā)信控制模塊(18)、第33時延差編碼器(33)、第17功率放大器(17)和第16發(fā)聲傳感器(16)組成；第24信號接收模塊(24)由第7接收傳感器(7)、第6信號調理器(6)、第32時延差解碼器(32)和第5收信控制模塊(5)組成；同樣地，第25信號接收模塊(25)由第21接收傳感器(21)、第20信號調理器(20)、第34時延差解碼器(34)和第19收信控制模塊(19)組成；
[0009]第2發(fā)信控制模塊(2)將所需要發(fā)送的信息，通過第31時延差編碼器(31)以時延差的編碼方式產生鯨clicks聲脈沖信號，這些脈沖信號傳送至第3功率放大器(3)進行功率放大后，再傳送至第4發(fā)聲傳感器(4)，第4發(fā)聲傳感器(4)再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號發(fā)送出去；
[0010]第21接收傳感器(21)將以聲波形式傳來的鯨clicks聲脈沖信號轉換成電信號后傳送到第20信號調理器(20);
[0011]第20信號調理器(20)通過隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)對接收到的鯨clicks聲脈沖信號進行匹配濾波處理后，將信號輸出到第34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第19收信控制模塊(19);
[0012]第19收信控制模塊(19)對第20信號調理器(20)傳送來的時延差信息進行識別，恢復出第2發(fā)信控制模塊(2)所發(fā)送的信息；
[0013]第18發(fā)信控制模塊(18)將所需要發(fā)送的信息，通過第33時延差編碼器(33)以時延差的編碼方式產生鯨clicks聲脈沖信號，這些脈沖信號傳送至第17功率放大器(17)進行功率放大后，再傳送至第16發(fā)聲傳感器(16)，第16發(fā)聲傳感器(16)再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號發(fā)送出去；
[0014]第7接收傳感器(7)將以聲波形式傳來的鯨clicks聲脈沖信號轉換成電信號后傳送到第6信號調理器(6);
[0015]第6信號調理器(6)通過隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)對接收到的鯨clicks聲脈沖信號進行匹配濾波處理后，將信號輸出到第32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第5收信控制模塊(5);
[0016]第5收信控制模塊(5)對第6信號調理器(6)傳送來的時延差信息進行識別，恢復出第18發(fā)信控制模塊(18)所發(fā)送的信息；
[0017]進一步地，鯨聲脈沖信號的頻率較包括海豚的其它水下生物發(fā)出的脈沖信號的頻率更低。
[0018]利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法，利用前述裝置實現并包括如下步驟:確定適合鯨聲特點的時延差編碼方式:一個數據幀格式由一組幀同步脈沖、導碼、許多個信息碼組成；
[0019]幀同步脈沖、導碼、信息碼都是以鯨clicks聲脈沖信號為載體；
[0020]幀同步脈沖27的持續(xù)時間長度te、導碼的持續(xù)時間長度ta、以及幀同步脈沖與導碼之間的時間間隔tc根據實際需要進行設置，以保證通信的可靠性；
[0021]在信息碼中，相鄰鯨聲脈沖之間的時間間隔W…、V1都不大于tp，而tp為相鄰鯨聲脈沖之間的最大時間間隔；
[0022]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；
[0023]當0〈tH= 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 ;
[0024]通過對鯨聲脈沖進行選擇，使得信息碼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 ;
[0025]q的大小決定了每個鯨聲脈沖所攜帶的信息量并根據實際應用需要進行選擇；
[0026]確定適合鯨聲特點的信號匹配濾波步驟:
[0027]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。
[0028]與已有技術相比，本發(fā)明的技術特點與效果:
[0029]本發(fā)明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(guī)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尚等優(yōu)越性能。
[0030]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:⑴利用鯨聲脈沖信號(clicks)對水下聲通信發(fā)信方進行偽裝，提高發(fā)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(fā)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。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1示出了本發(fā)明中所述的通信系統(tǒng)的通用模型圖。
[0032]圖2示出了本發(fā)明中所述的適合鯨聲特點的時延差編碼方式原理圖。
[0033]圖1中:1為通信節(jié)點，3為功率放大器，4為發(fā)聲傳感器，5為收信控制模塊，6為信號調理器，7為接收傳感器，8為鯨聲脈沖信號，9為鯨聲脈沖信號，10為鯨聲脈沖信號，11為鯨聲脈沖信號，12為鯨聲脈沖信號，13為鯨聲脈沖信號，14為鯨聲脈沖信號，15為鯨聲脈沖信號，16為發(fā)聲傳感器，17為功率放大器，18為發(fā)信控制模塊，19為收信控制模塊，20為信號調理器，21為接收傳感器，22為通信節(jié)點，23為信號發(fā)送模塊，24為信號接收模塊，25為信號接收模塊，26為信號發(fā)送模塊，31為時延差編碼器，32為時延差解碼器，33為時延差編碼器，34為時延差解碼器。
[0034]圖2中:27為幀同步脈沖，28為導碼，29為信息碼，30為最大時間間隔與最小時延間隔示意圖。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明的目的是克服現有水下聲通信發(fā)信方容易暴露自身位置的缺點，提供一種利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法；本發(fā)明采用鯨聲作為水下聲通信發(fā)信方的發(fā)射波形，采用時延差編碼通信方式發(fā)送鯨聲信號，采用隨機匹配濾波器(stochastic matchedfilter)對鯨聲信號進行匹配濾波處理，從而實現水下偽裝隱蔽通信。
[0036]為克服現有技術的不足，本發(fā)明提供一種利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法，它能克服常規(guī)水下聲通信發(fā)信方易于被識別與定位的缺點。
[0037]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:⑴利用鯨聲脈沖信號(clicks)對水下聲通信發(fā)信方進行偽裝，提高發(fā)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(fā)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。
[0038]本發(fā)明采取的技術方案是，利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法，包括:
[0039]第一步:確定通信系統(tǒng)的通用模型。
[0040]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(jié)點I或22組成，但不局限于兩個通信節(jié)點，可以包含很多個通信節(jié)點；而每個通信節(jié)點又由信號發(fā)送模塊23或26和信號接收模塊24或25組成；信號發(fā)送模塊23由發(fā)信控制模塊2、時延差編碼器31、功率放大器3和發(fā)聲傳感器4組成；同樣地，信號發(fā)送模塊26由發(fā)信控制模塊18、時延差編碼器33、功率放大器17和發(fā)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；
[0041]進一步地，發(fā)信控制模塊2將所需要發(fā)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(fā)聲傳感器4，發(fā)聲傳感器4再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號8、9、10或11發(fā)送出去；
[0042]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 ;
[0043]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 ;
[0044]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(fā)信控制模塊2所發(fā)送的信息；
[0045]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(fā)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；
[0046]同樣地，進一步地，發(fā)信控制模塊18將所需要發(fā)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(fā)聲傳感器16，發(fā)聲傳感器16再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號12、13、14或15發(fā)送出去；
[0047]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 ；
[0048]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 ;
[0049]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(fā)信控制模塊18所發(fā)送的信息；
[0050]第二步:確定適合鯨聲特點的時延差編碼方式。
[0051]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；
[0052]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；
[0053]進一步地，幀同步脈沖27的持續(xù)時間長度te、導碼28的持續(xù)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；
[0054]進一步地，在信息碼29中，相鄰鯨聲脈沖之間的時間間隔t1、t2、…、都不大于tp，而％為相鄰鯨聲脈沖之間的最大時間間隔；
[0055]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；
[0056]進一步地，當(Ktp1= 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;
[0057]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 ;
[0058]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；
[0059]第三步:確定適合鯨聲特點的信號匹配濾波方法。
[0060]鯨聲脈沖信號與常規(guī)的聲源系統(tǒng)發(fā)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(qū)別；鯨聲脈沖信號的包絡隨機變化，沒有固定的規(guī)律，包絡內調制信號為復雜的寬帶信號，且信號為非平穩(wěn)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(guī)聲脈沖信號更難設計與實現；
[0061]進一步地，針對上述鯨聲信號的匹配濾波難點，本發(fā)明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；
[0062]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]。
[0063]本發(fā)明具有如下技術效果:
[0064](I)利用鯨聲脈沖信號(clicks)對水下聲通信發(fā)信方進行偽裝，提高發(fā)信方的隱蔽性；
[0065](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；
[0066](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；
[0067](4)鯨聲脈沖信號的頻率較其它水下生物發(fā)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。
[0068]為克服現有技術的不足，本發(fā)明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(guī)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(yōu)越性能。
[0069]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:⑴利用鯨聲脈沖信號(clicks)對水下聲通信發(fā)信方進行偽裝，提高發(fā)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(fā)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。
[0070]本發(fā)明是這樣實現的:
[0071]第一步:通信系統(tǒng)的通用模型。
[0072]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(jié)點I或22組成，但不局限于兩個通信節(jié)點，可以包含很多個通信節(jié)點；而每個通信節(jié)點又由信號發(fā)送模塊23或26和信號接收模塊24或25組成；信號發(fā)送模塊23由發(fā)信控制模塊2、時延差編碼器31、功率放大器3和發(fā)聲傳感器4組成；
[0073]進一步地，同樣地，信號發(fā)送模塊26由發(fā)信控制模塊18、時延差編碼器33、功率放大器17和發(fā)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；
[0074]進一步地，發(fā)信控制模塊2將所需要發(fā)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(fā)聲傳感器4，發(fā)聲傳感器4再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號8、9、10或11發(fā)送出去；
[0075]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 ;
[0076]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 ;
[0077]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(fā)信控制模塊2所發(fā)送的信息；
[0078]同樣地，進一步地，發(fā)信控制模塊18將所需要發(fā)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(fā)聲傳感器16，發(fā)聲傳感器16再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號12、13、14或15發(fā)送出去；
[0079]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 ；
[0080]進一步地，信號調理器6通過隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)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 ;
[0081]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(fā)信控制模塊18所發(fā)送的信息；
[0082]第二步:確定適合鯨聲特點的時延差編碼方式。
[0083]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；
[0084]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；
[0085]進一步地，幀同步脈沖27的持續(xù)時間長度te、導碼28的持續(xù)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；
[0086]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；
[0087]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；
[0088]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;
[0089]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 ;
[0090]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；
[0091]第三步:對鯨聲脈沖信號進行匹配濾波處理。
[0092]進一步地，針對上述鯨聲信號的匹配濾波難點，本發(fā)明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；
[0093]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]。
【權利要求】
1.一種利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信裝置，其特征是，包括:由兩個通信節(jié)點I或22組成，但不局限于兩個通信節(jié)點，或者包含很多個通信節(jié)點；而每個通信節(jié)點又由第23信號發(fā)送模塊(23)或第26信號發(fā)送模塊(26)和第24信號接收模塊(24)或第25信號接收模塊(25)組成；第23信號發(fā)送模塊(23)由第2發(fā)信控制模塊(2)、第31時延差編碼器(31)、第3功率放大器(3)和第4發(fā)聲傳感器⑷組成；同樣地，第26信號發(fā)送模塊(26)由第18發(fā)信控制模塊(18)、第33時延差編碼器(33)、第17功率放大器(17)和第16發(fā)聲傳感器(16)組成；第24信號接收模塊(24)由第7接收傳感器(7)、第6信號調理器(6)、第32時延差解碼器(32)和第5收信控制模塊(5)組成；同樣地，第25信號接收模塊(25)由第21接收傳感器(21)、第20信號調理器(20)、第34時延差解碼器(34)和第19收信控制模塊(19)組成； 第2發(fā)信控制模塊(2)將所需要發(fā)送的信息，通過第31時延差編碼器(31)以時延差的編碼方式產生鯨clicks聲脈沖信號，這些脈沖信號傳送至第3功率放大器(3)進行功率放大后，再傳送至第4發(fā)聲傳感器(4)，第4發(fā)聲傳感器(4)再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號發(fā)送出去； 第21接收傳感器(21)將以聲波形式傳來的鯨clicks聲脈沖信號轉換成電信號后傳送到第20信號調理器(20); 第20信號調理器(20)通過隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)對接收到的鯨clicks聲脈沖信號進行匹配濾波處理后，將信號輸出到第34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第19收信控制豐旲塊(19)； 第19收信控制模塊(19)對第20信號調理器(20)傳送來的時延差信息進行識別，恢復出第2發(fā)信控制模塊(2)所發(fā)送的信息； 第18發(fā)信控制模塊(18)將所需要發(fā)送的信息，通過第33時延差編碼器(33)以時延差的編碼方式產生鯨clicks聲脈沖信號，這些脈沖信號傳送至第17功率放大器(17)進行功率放大后，再傳送至第16發(fā)聲傳感器(16)，第16發(fā)聲傳感器(16)再將經放大的鯨clicks聲脈沖信號發(fā)送出去； 第7接收傳感器(7)將以聲波形式傳來的鯨clicks聲脈沖信號轉換成電信號后傳送到第6信號調理器(6); 第6信號調理器(6)通過隨機匹配濾波器(stochastic matched filter)對接收到的鯨clicks聲脈沖信號進行匹配濾波處理后，將信號輸出到第32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第5收信控制模塊(5)； 第5收信控制模塊(5)對第6信號調理器(6)傳送來的時延差信息進行識別，恢復出第18發(fā)信控制模塊(18)所發(fā)送的信息。
2.如權利要求1所述的利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信裝置，其特征是，鯨聲脈沖信號的頻率較包括海豚的其它水下生物發(fā)出的脈沖信號的頻率更低。
3.—種利用鯨聲的偽裝隱蔽水下通信方法，其特征是，利用前述裝置實現并包括如下步驟:確定適合鯨聲特點的時延差編碼方式:一個數據幀格式由一組幀同步脈沖、導碼、許多個信息碼組成； 幀同步脈沖、導碼、信息碼都是以鯨clicks聲脈沖信號為載體； 幀同步脈沖27的持續(xù)時間長度te、導碼的持續(xù)時間長度ta、以及幀同步脈沖與導碼之間的時間間隔tc根據實際需要進行設置，以保證通信的可靠性； 在信息碼中，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； 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； 當(Ktp1= 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 ； 通過對鯨聲脈沖進行選擇，使得信息碼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 ; q的大小決定了每個鯨聲脈沖所攜帶的信息量并根據實際應用需要進行選擇； 確定適合鯨聲特點的信號匹配濾波步驟: 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。
【文檔編號】H04B11/00GK104486006SQ201410723137
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權日:2014年12月2日
【發(fā)明者】蔣佳佳, 段發(fā)階, 李彥超, 袁文澹, 薛俊, 袁建富, 李宸陽, 黃婷婷, 馬凌 申請人:天津大學