一种蛙人用便携式水声通信设备

摘要

本发明公开了一种蛙人用便携式水声通信设备与方法，本发明利用由线性调频脉冲与混沌调频调相脉冲组成的同步双脉冲，可以同时解决多用户水下通信的信号检测、用户标识与粗同步问题，利用双脉冲组合既保证了信号检测的实时性，又保证了多用户标识与同步的准确性，利用混沌调频调相扩频信号进行多用户分组M元扩频通信，因为各混沌调频调相扩频信号之间相互正交且可并发信号数目多，可以有效地减少多用户通信时同时解调的互干扰影响，可以有效地提高多用户水声通信的通信效率与性能。本发明的设备便于蛙人携带。

主权项

一种蛙人用便携式水声通信设备，包括数据输入装置、通信发射装置、通信接收装置、数据输出装置及与各装置相连接的电源与接口装置，其特征在于：所述数据输入装置采集语音信号，语音信号经压缩编码后发送至通信发射装置，通信发射装置将接受到的信号转换成声信号发送到水声信道中，水声信道中的声信号被通信接收装置采集后，转化成电信号发送至数据输出装置，数据输出装置将电信号转化处理后通过耳机播放；所述数据输入装置包括麦克风，音频编码器与控制模块，所述音频编码器将麦克风采集的语音信号进行实时无损语音压缩编码，并发送至通信发射装置，所述控制模块通过旋钮设置指令控制通信发射装置；所述通信发射装置包括：参数选择器，用户映射器，数据编码器，数据分组器，混沌序列发生器，混沌映射器，混沌调制器，同步脉冲发生器，波形发生器，发射转换与控制模块，匹配网络与功率放大器以及收发共置换能器；其中，所述参数选择器根据控制模块提供的指令，选择与发射信息类别相匹配的频段提供给用户映射器、选择与发射信息类别相匹配的数据率提供给数据编码器；所述用户映射器根据参数选择器提供的参数选择与用户相匹配的混沌参数发送给混沌映射器以及混沌序列发生器；所述数据编码器根据参数选择器提供的参数对控制模块提供的消息指令或者音频编码器提供的语音数据进行信源编码与信道编码；所述数据分组器将数据编码器发送的数据流进行分组，并发送至混沌调制器；所述混沌序列发生器根据用户映射器提供的参数通过混沌映射方程产生由不同初始值确定的混沌序列，并发送至混沌映射器和同步脉冲发生器；所述混沌映射器根据用户映射器所提供的参数对混沌序列发生器所产生的混沌序列进行映射生成相互正交的混沌调频值序列映射分组和混沌调相值序列映射分组，并将这些分组发送至混沌调制器；所述混沌调制器根据混沌映射器提供的混沌调频值序列映射分组和混沌调相值序列映射分组，进行分组M元混沌扩频调制，将数据分组器提供的数据分组调制成发射数据块，并发送至波形发生器；同步脉冲发生器根据混沌序列发生器提供的用户同步混沌序列，生成由线性调频脉冲与混沌调频调相脉冲组成同步双脉冲，并发送至波形发生器；波形发生器将混沌调制器提供的发射数据块和同步脉冲发生器提供的同步双脉冲进行组合生成最终的通信发射信号，并发送给发射转换与控制模块；所述发射转换与控制模块将通信发射信号进行数/模转换以及发射调理，并将模拟发射信号与发射参数送至匹配网络与功率放大器；所述匹配网络与功率放大器由发射转换与控制模块驱动进行模拟发射信号的功率放大和匹配；所述收发共置换能器位于圆柱状细长水密罐上部，在匹配网络与功率放大器的驱动下，将模拟发射信号转换成声信号发送到水声信道中；所述通信接收装置包括收发共置换能器，前置滤波与放大器，模/数转换器，同步检测器，同步脉冲发生器，混沌序列发生器，副本生成器，信道均衡器，混沌解调器，数据解码器；其中，所述收发共置换能器负责采集水声数据，进行声电转换发送至前置滤波与放大器；所述前置滤波与放大器对模拟接收信号进行滤波与放大，送至模/数转换器； 所述模/数转换器将模拟接收信号转换成数字信号，发送至同步检测器；所述混沌序列发生器通过混沌映射方程产生信道内所有用户可能使用的混沌序列，并发送至副本生成器和同步脉冲发生器；所述同步脉冲发生器根据混沌序列发生器提供的多用户同步混沌序列，生成由线性调频脉冲与混沌调频调相脉冲组成多用户同步双脉冲副本，并发送至同步检测器；所述同步检测器根据同步脉冲发生器提供的多用户同步双脉冲副本进行通信信号检测，如果检测到通信信号则进行同步后将数据发送至信道均衡器，并将对应用户标识发送至副本生成器；所述信道均衡器对通信信号进行信道均衡，后送至混沌解调器；所述副本生成器根据混沌序列发生器提供的混沌序列和同步检测器提供的用户标识，生成对应多用户分组M元扩频副本集合，送至混沌解调器；所述混沌解调器根据信道均衡器提供的数据与副本生成器提供的多用户分组M元扩频副本集合，进行混沌扩频序列的相关解调，生成解调数据并发送至数据解码器；所述数据解码器将解调数据进行解码生成接收信息，发送至数据输出装置；所述数据输出装置包括用户判别器，消息映射器，音频编码器与耳机，所述用户判别器判别通信接收装置获得的数据，将语音数据发送给音频编码器，将消息数据发送给消息映射器；所述消息映射器将报文数据内容映射成预置语音数据流发送至耳机播放；所述音频解码器将语音数据进行实时无损语音压缩解码，并将解码语音数据流发送至耳机播放。