仿海豚叫声水声通信技术分析

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1、仿海豚叫声水声通信技术研究摘要随着海洋开发和国防建设对水声通信需求的不断增加，水声通信技术得到了快速的发展。水下通信时常采用固定载波的调制解调方法，为了正确解码，发射声源级一般明显高于海洋背景噪声的声源级。高声源级信号在通信过程中易被敌方探测获取，暴露通信信息及水下平台。因此，为了保证国防安全，要求水声通信技术应当具备隐蔽性。传统水下隐蔽安全声通信多采用降低发射端通信信号辐射声功率的方法，使通信信号淹没在背景噪声之中，以实现隐蔽通信的效果。但是，这种方式无疑会直接限制通信的距离，难以彻底解决水下隐蔽安全声通信问题。为克服传统隐蔽通信方法带

2、来的问题，本文基于仿生学思想，采用真实或者模拟的海豚叫声作为通信信号，即使该信号在通信过程中被敌方探测获取，也会在识别分析阶段被敌方主动排除，从而达到隐蔽通信的效果，彻底解决水下隐蔽安全声通信问题。论文所做的工作主要有：1、分析了海洋中存在的噪声声源及其时频谱特性。针对海豚哨声信号的时频域特性，采用图像处理的方式进行海豚哨声信号的降噪。对哨声信号进行时频谱轮廓提取。通过计算机仿真验证了该降噪和提取方法的可行性。2、以提取的哨声信号时频谱轮廓为依据，研究了哨声信号的建模与合成。提出了基于哨声信号时频谱轮廓曲线的平移调制、伸缩调制、MSK调制

3、的通信方法，并结合水池实验验证了方法的可行性。3、将时延差编码与M元扩频相结合，利用不同的嘀嗒声信号的时延差调制信息，采用M元技术提高通信速率。借鉴超宽带技术，采用超宽带信号模拟高频海豚嘀嗒声信号进行信息传输，利用多脉冲调制技术增强信号的抗干扰能力。通过计算机仿真验证了以上两种方法的性能。综上，论文对海豚哨声信号进行了降噪和轮廓提取，提出了仿海豚哨声信号、海豚嘀嗒声信号的隐蔽水声通信方法，并通过仿真或水池实验验证了算法的可行性和有效性。关键词：水声通信；仿生；隐蔽；海豚哨声；海豚嘀嗒声哈尔滨工程大学硕士学位论文仿海豚叫声水声通信技术研究A

4、BSTRACTWiththeincreaseofsea-exploitationandrequestofunderwateracousticcommunicationfromnationaldefenseconstruction,underwateracousticcommunicationexperiencesarapiddevelopment.Underwateracousticcommunicationtechnologyoftenemploysthefixedcarrier-wavemodulation-demodulationm

5、ethod.Forthesakeofcorrectlydecoding,emissionsourcelevelisgenerallysignificantlyhigherthanthatofbackgroundnoise.Thehighsoundsourcelevelsignaliseasilyreceivedbyhydrophonesinthecommunicationprocessandexposestheinformationandunderwaterplatform.Therefore,forthesakeofnationalde

6、fensesafety,covertunderwateracousticcommunicationtechnologyisrequired.Thetraditionalunderwatersecurecovertacousticcommunicationsoftenreducesthesoundpowerofcommunicationsignalsatthetransmittingendtoconcealsignalsinoceanicambientnoise.However,thisapproachwillundoubtedlylimi

7、tthecommunicationdistance.Itisdifficulttosolvetheproblemofunderwatercovertsecureacousticcommunicationscompletely.Toovercometheproblemsoftraditionalcovertcommunication,inthisthesis,anovelapproachisproposedforprovidingwaystoconcealcommunicationbyadoptingrealormimickedsoundo

8、fthedolphins.Theapproachisbasedonbionicsandbioniccamouflage.Thecommunicationsignalsproposedcould