[发明专利]一种基于海洋环境的定向干扰装置

说明书

一种基于海洋环境的定向干扰装置，涉及空气声学、水声学与信号处理。设有水声信号采集输入模块、调理电路、模数采样器、信号处理模块、掩蔽干扰发生器、功率放大模块、匹配电路和超声波阵列换能器；水声信号采集输入模块、调理电路、模数采样器模块、信号处理模块依次相连；信号处理模块的输出端与同时连接至少2个掩蔽干扰发生器，至少2个掩蔽干扰发生器、功率放大模块、匹配电路、超声波阵列换能器依次连接；信号处理模块对于采集到的水声信号进行分析，确定频率范围与功率谱的大小，信号处理模块的处理结果输出至每个掩蔽干扰发生器，掩蔽干扰发生器从不同角度产生掩蔽干扰，形成干扰信号并通过超声阵列换能器发送，实现干扰防窃听。

技术领域

本发明涉及空气声学、水声学与信号处理，尤其是涉及一种基于海洋环境的定向干扰装置。

背景技术

近年来，随着电子技术的飞速发展，水下开发步伐的加快，其水下通信与水下防窃听保护变得越来越迫切。其水下环境下的信息隐蔽与信息保护，由于海洋环境的复杂性，其面临很大的挑战，一般的水下窃听的类型与方式也逐渐实现了隐蔽，很难做到消除与预防。

技术的发展，一方面使得人们对于自身的信息得以便利的保存，一方面是的大众的隐身有随时暴露的危险，甚至与保密部门、政法机关都都面临这严重的隐私危机，在严重侵犯人们的隐私权的同时，也危及着国家的安全。

常见的水下窃听方法主要是布设各种水下监听传输装置，同时现有的海洋电子产品其信息技术的的功能也在逐渐的普及，其形式与使用的方式，包括隐蔽的手段也在逐渐的更新，很难通过简单的搜身、巡视的方式达到根除窃听的目的，因此需要提出更加专业的方法与装置来达到防窃听的目的。

为了防窃听的实施，一些方法已经被试用，并达到了一定的效果，如通过打字互传、纸条互传、电磁干扰屏蔽、小尺度通信等方式来实现，但是这些方式都会带了很大的不便，不利于人们的交流与信息交互的目的，往往达不到预期交流的目的。

掩蔽效应会使得听觉系统对声音的辨别与感知的能力降低。早期已有实验表明，当两个声音信号时间间隔足够短时，受试者将两个声音信号辨识为一个声音，且只能确认前导声(时间上靠前的声音)的位置而无法确认滞后声(时间上靠后的声音)的位置，即前导声对滞后声有前掩蔽效应；同时滞后声对前导声的感知上也存在一定程度的后掩蔽效应。前掩蔽效应和后掩蔽效应统称为时域掩蔽，时域掩蔽产生的主要原因是由于人的大脑需要花费一定的时间来处理信息。通常认为，前掩蔽效应时间很短，只有5～20ms，而后掩蔽效应可以持续50～200ms。水声信号学上的研究表明，人耳可感受的频率f的范围为20Hz～20kHz，并且对频率f的分辨能力是非均匀的。当f位于100～500Hz范围内，可辨识的两个纯音的频率之差为1.8Hz，而当f位于500Hz～16kHz范围内，相对频率分辨率几乎是不变的，即△f/f＝-3.5％。由此，人们将20Hz～20kHz的频率范围划分为620个频率间隔。一般来讲，频率较低的声音容易掩蔽频率较高的声音，反之则较难掩蔽。基于此，可将频率f映射到人耳感知频率尺度上，即Bark尺度对应的临界带宽。临界带宽，是指用中心频率为f的噪声来掩蔽频率为f的纯音时，改变掩蔽声音(噪声)的频带△f，当刚能听到被掩蔽声音(纯音)时掩蔽声音的频带。当掩蔽噪声的带宽小于临界带宽时，随噪声的带宽的增加，能掩蔽住纯音f的声音强度不断增加，但当掩蔽噪声的带宽达到临界带宽后，继续增加噪声的带宽就不能再提高掩蔽量了。因此，根据当前发展的需求，设计与实现一种具有能够防止窃听功能的方法与装置，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决当前水下信息安全被侵犯的窃听问题，提供借用声音掩蔽在海洋中的应用，实现水下通信的防窃听，达到保护信息目的一种基于海洋环境的定向干扰装置。