利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于通信技术领域，为提高水声通信的隐蔽性。为此，本发明专利技术采用的技术方案是，利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信装置，包括鲸叫声波形存储器、鲸叫声分组器，通信参数设置器、通信编码器、换能器、水听器、通信解码器和输出器构成，在发送端，鲸叫声波形存储器、鲸叫声分组器，通信编码器、换能器依次相连，通信编码器还与通信参数设置器相连；在接收端，水听器、通信解码器和输出器依次相连。本发明专利技术主要应用于水下通信场合。

【技术实现步骤摘要】
利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信方法及装置
本专利技术属于通信
，特别是一种利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的隐蔽通信方法及装置。
技术介绍
水下隐蔽声波通信在军事应用中具有非常重要的作用。水下声波通信设备在进行通信时，必须向水中发射出声波信号，以传递通信信号给通信接收方。由于水下声波通信设备必须向水中发射出声波信号，而这些声波信号很容易被敌人的侦查系统探测和识别，所以水下隐蔽声波通信设备的隐蔽性与水下隐蔽声波通信设备所发出的声波信号有直接的关系。为了提高水声通信的隐蔽性，传统方法一般采用频率在跳变的线性调频信号作为载频波形来增加敌人的侦查系统解码通信信息的难度，但是，由于线性调频信号具有非常明显的特征，如它的频率线性变化、它的功率谱为矩形等，所以很容易引起敌人侦查系统的注意，一旦敌人的侦查系统注意到了这些信息，就能利用这些线性调频信号对水下声波通信设备进行定位或是摧毁。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术旨在提高水声通信的隐蔽性。为此，本专利技术采用的技术方案是，利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信方法，从长肢领航鲸的叫声中，找出M个叫声，且M＝2N，M、N为正整数，利用M个不同的叫声编码N个比特的二进制数据，实现通信。具体地：从M个不同的叫声中任意取出2N-n个叫声分为一组，n为一个小于N且大于零的整数，并将该组叫声命名为GN-n；根据N-n的大小，选用对应的叫声分组GN-n，并让每一个叫声携带不同的N-n个比特通信信息，将通信过程中，每两个相邻叫声之间的时间间隔设置为T，并按照进行发送。在接收端，对接收到的信号进行归一化的短时能量谱计算，通过设定一个合适的阈值TV1，去检测和定位每个叫声在所接收信号时间序列中的位置和持续时间长度；其中阈值TV1的取值范围为0.01<TV1<0.8；接下来，根据每个叫声的位置、持续时间长度和时频图谱去搜索该叫声中时频图谱所包含主波和谐波的数量，计算出该叫声所对应的主波与谐波数量之和的值，根据主波与谐波数量之和的值解码出该叫声所携带的通信信息。更具体地，搜索过程按如下方法进行：第一步：在叫声的持续时间里，且在叫声的时频图中垂直于时间轴的方向等间隔地画Q条直线，Q为正整数，且0<Q<10000000000，第二步：设定一个阈值TV2，阈值TV2的取值范围为0.01<TV2<0.8，找出位于每条所画直线中，超过阈值TV2的时频图峰值点，然后计算每条所画直线中对应时频图峰值点的数量，假设第L条直线上所对应的时频图峰值点的数量为PL，则其它直线上所对应的时频图峰值点的数量为P1,P2,…,PQ，然后对所有峰值点的数量进行求和并取平均如下然后，按四舍五入的方法对S取整数得到该值就是该叫声所对应的主波与谐波数量之和的值；进一步地，根据的大小，就能解码出该叫声所携带的通信信息。利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信装置，包括鲸叫声波形存储器、鲸叫声分组器，通信参数设置器、通信编码器、换能器、水听器、通信解码器和输出器构成，在发送端，鲸叫声波形存储器、鲸叫声分组器，通信编码器、换能器依次相连，通信编码器还与通信参数设置器相连；在接收端，水听器、通信解码器和输出器依次相连。具体地，鲸叫声波形存储器采用一个同步动态存储器SDRAM来实现，用于存储M个不同的叫声；鲸叫声分组器用于：从鲸叫声波形存储器1出鲸叫声，并对这些鲸叫声进行分组，并根据所携带通信信息量的多少，分成多个不同的叫声组；更具体地，可以从M个不同的叫声中任意取出2N-n个叫声分为一组，n为一个小于N且大于零的整数，并将该组叫声命名为GN-n；例如，可以从M个不同的叫声中取出2N-1个叫声，分为一组，并将该组叫声命名为GN-1，那么这组叫声就能携带N-1bit的通信信息；鲸叫声分组器通过可编程逻辑器件或微处理器芯片来实现；通信参数设置器用于设置N-n值的大小，用于设置通信过程中叫声之间的时间间隔T，且用于设置通信过程中叫声的声源级SL这三个参数，通信参数设置器可以通过可编程逻辑器件或微处理器芯片来实现；通信编码器对通信参数设置器传过来的三个参数进行识别；然后，一方面，根据N-n的大小，从鲸叫声分组器2中取出对应的叫声分组GN-n，并让每一个叫声携带不同的N-nbit通信信息；另一方面，通信编码器根据叫声之间的时间间隔T，将通信过程中，每两个相邻叫声之间的时间间隔设置为T，其中，T的取值范围为0s<T<50s；再一方面，通信编码器根据叫声的声源级SL的值，来控制输出给换能器的叫声信号发射功率，其中SL的大小范围为0dB<SL<300dB；进一步地，通信编码器接收来待发送的通信信息，然后利用其所选择的叫声分组GN-n、时间间隔T、声源级SL来将待传输通信信息通过换能器转换成声波信号发送出去；进一步地，通信编码器可以通过可编程逻辑器件或微处理器芯片来实现；水听器将声波转换为电信号后，输送给通信解码器；通信解码器不停的对接收到的信号进行归一化的短时傅立叶变换，然后得到整个接收信号的时频图谱，当叫声被接收到时，通信解码器同时也对接收到的信号进行归一化的短时能量谱计算，通过设定一个合适的阈值TV1，去检测和定位每个叫声在所接收信号时间序列中的位置和持续时间长度；其中阈值TV1的取值范围为0.01<TV1<0.8；接下来，通信解码器根据每个叫声的位置、持续时间长度和时频图谱去搜索该叫声中时频图谱所包含主波和谐波的数量；更具体地，搜索过程可以按如下方法进行：第一步：在叫声的持续时间里，且在叫声的时频图中垂直于时间轴的方向等间隔地画Q条直线，Q为正整数，且0<Q<10000000000；第二步：设定一个阈值TV2，其中阈值TV2的取值范围为0.01<TV2<0.8，找出位于每条所画直线中，超过阈值TV2的时频图峰值点，然后计算每条所画直线中对应时频图峰值点的数量，假设第L条直线上所对应的时频图峰值点的数量为PL，则其它直线上所对应的时频图峰值点的数量为P1,P2,…,PQ，然后对所有峰值点的数量进行求和并取平均如下然后，按四舍五入的方法对S取整数得到该值就是该叫声所对应的主波与谐波数量之和的值；进一步地，根据的大小，就能解码出该叫声所携带的通信信息；进一步地，通信解码器就连续不断解码出的通信信息传输给通信信息输出器，以完成整个通信过程。本专利技术的特点及有益效果是：本专利技术利用原始的长肢领航鲸所发出的不同的叫声去携带不同的通信信息，此种通信方式能够提高水下隐蔽声波通信设备的隐蔽性。附图说明：图1示出本专利技术中所述的四种叫声的时频图。图2示出本专利技术中所述的通信发送平台10。图3示出本专利技术中所述的通信接收平台11。图2中：1为鲸叫声波形存储器；2为鲸叫声分组器；3为通信参数设置器；4为通信编码器；5为待传输信息；6为换能器。图3中：7为水听器；8为通信解码器；9为通信信息输出器。具体实施方式与传统方法不同，本专利技术提出了一种新的伪装隐蔽通信方法和装置，它利用原始的长肢领航鲸所发出的不同的叫声去携带不同的通信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信方法，其特征是，从长肢领航鲸的叫声中，找出M个叫声，且M＝2

【技术特征摘要】
1.一种利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信方法，其特征是，从长肢领航鲸的叫声中，找出M个叫声，且M＝2N，M、N为正整数，利用M个不同的叫声编码N个比特的二进制数据，实现通信。2.如权利要求1所述的利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信方法，其特征是，具体地：从M个不同的叫声中任意取出2N-n个叫声分为一组，n为一个小于N且大于零的整数，并将该组叫声命名为GN-n；根据N-n的大小，选用对应的叫声分组GN-n，并让每一个叫声携带不同的N-n个比特通信信息，将通信过程中，每两个相邻叫声之间的时间间隔设置为T，并按照进行发送。3.如权利要求1所述的利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信方法，其特征是，在接收端，对接收到的信号进行归一化的短时能量谱计算，通过设定一个合适的阈值TV1，去检测和定位每个叫声在所接收信号时间序列中的位置和持续时间长度；其中阈值TV1的取值范围为0.01<TV1<0.8；接下来，根据每个叫声的位置、持续时间长度和时频图谱去搜索该叫声中时频图谱所包含主波和谐波的数量，计算出该叫声所对应的主波与谐波数量之和的值，根据主波与谐波数量之和的值解码出该叫声所携带的通信信息。4.如权利要求1所述的利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信方法，其特征是，更具体地，搜索过程可以按如下方法进行：第一步：在叫声的持续时间里，且在叫声的时频图中垂直于时间轴的方向等间隔地画Q条直线，Q为正整数，且0<Q<10000000000，第二步：设定一个阈值TV2，阈值TV2的取值范围为0.01<TV2<0.8，找出位于每条所画直线中，超过阈值TV2的时频图峰值点，然后计算每条所画直线中对应时频图峰值点的数量，假设第L条直线上所对应的时频图峰值点的数量为PL，则其它直线上所对应的时频图峰值点的数量为P1,P2,…,PQ，然后对所有峰值点的数量进行求和并取平均如下然后，按四舍五入的方法对S取整数得到该值就是该叫声所对应的主波与谐波数量之和的值；进一步地，根据的大小，就能解码出该叫声所携带的通信信息。5.一种利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信装置，其特征是，包括鲸叫声波形存储器、鲸叫声分组器，通信参数设置器、通信编码器、换能器、水听器、通信解码器和输出器构成，在发送端，鲸叫声波形存储器、鲸叫声分组器，通信编码器、换能器依次相连，通信编码器还与通信参数设置器相连；在接收端，水听器、通信解码器和输出器依次相连。6.如权利要求5所述的利用长肢领航鲸叫声谐波数量进行编码的通信装置，其特征是，具体地，鲸叫声波形存储器采用一个同步动态存储器SDRAM来实现，用于存储M个不同的叫声；鲸叫声分组器用于：从鲸叫声波形存储器1出鲸叫声，并对这些鲸叫声进行分组，并根据所携带通信信息量的多少，分成多个不同的叫声组；更具体地，可以从M个不同的叫声中...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋佳佳，段发阶，王宪全，李春月，卜令冉，孙中波，傅骁，黄婷婷，马凌，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12