一种基于船舶辐射噪声的水声隐蔽通信方法及系统

摘要

本发明公开一种基于船舶辐射噪声的水声隐蔽通信方法，在发送端，对载体信号进行频谱分析，在频域内实现信息嵌入，并且对嵌入的频域信号进行幅频修正，通过频域反变换得到时域信号，在已嵌入信息的时域通信信号之前加入同步信号构成最终发射信号，将信号进行功率放大输出至低频换能器，实现发射；在接收端，将感应到的声学信号转换为电信号，用预先已知的同步信号对是否存在通信信号进行检测，如果存在，则采用与发送端映射的逆操作得到加密的消息，最后利用密钥通过解密算法最终恢复出原始待发送的消息或信息。此种通信方法不仅能够安全可靠地传输信息，同时可使通信过程更具隐蔽性。本发明还公开一种基于船舶辐射噪声的水声隐蔽通信系统。

主权项

一种基于船舶辐射噪声的水声隐蔽通信方法，其特征在于：包括发送端的处理方法和接收端的处理方法；发送端的处理方法包括如下步骤：(a1)采集船舶辐射噪声信号或根据船舶辐射噪声的数学模型计算产生船舶辐射噪声信号，对所述船舶辐射噪声信号的频谱进行估计，得到载体信号y(t)，其对应的频谱为Y(ω)；(a2)产生基于待发送消息或信息的数字水印信号w(t)，其对应的频谱为W(ω)；其中，基于待发送消息或信息的水印信号的产生方法步骤如下：步骤a2‑1：通信双方预先设定密钥，设为K；步骤a2‑2：与密钥K采用加密算法对待发送的消息S进行加密处理；步骤a2‑3：设加密后的消息序列为S′；步骤a2‑4：依据具体消息的形式，设计消息映射原则，设映射原则表示为f(·)；步骤a2‑5：将加密的信息序列进行分组，对分组的形式以所用的符号进制为依据，设分组以后的序列为U,则通过映射原则将U进行映射，生成相对应的随机序列的生成参数f(U)；步骤a2‑6：根据参数序列f(U)，产生相应的随机序列；步骤a2‑7：依据产生的随机序列，生成随机相位信号e^‑jθ(ω)，其中w表示频率；步骤a2‑8：依据上述的处理在频域生成基于待发送消息或信息的水印信号；(a3)将步骤(a2)中的水印信号嵌入步骤(a1)中的载体信号，得到嵌入水印的频域信号X(ω)，再对其进行逆变换，得到水印嵌入通信信号x(t)；(a4)按照“同步信号+水印嵌入通信信号”的格式形成最终要发送的信号z(t)；(a5)将要发送的信号z(t)进行数模转换，经功率放大后由低频换能器将水声通信信号发射，实现通信信号的发送；接收端的处理方法包括如下步骤：(b1)采样水下环境中的声学信号；(b2)利用前述步骤(a4)中的同步信号对采样的信号进行同步检测，检测是否存在通信信号，如果存在，转步骤(b3)，否则返回步骤(b1)；(b3)对存在通信信号的采样信号进行水印析取，恢复出待发送消息或信息。