[发明专利]基于环境感知的噪声隐蔽水声通信方法及相应装置

权利要求书

1.一种基于环境感知的噪声隐蔽水声通信方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)通过感知本地水域环境获取噪声波形，建立噪声数据库，利用谱估计选择无明显干扰的噪声波形，并对选择的噪声波形进行预处理；

(2)利用选择的噪声波形实现基于差分循环移位扩频调制的噪声通信；

(3)接收端利用选择的噪声波形进行多普勒估计与同步，进行时间反转处理并采用差分循环移位扩频解调。

2.根据权利要求1所述的水声通信方法，其特征在于，利用谱估计选择无明显干扰的噪声波形包括：对噪声波形进行谱估计，将测得的噪声波形的功率谱密度与阈值进行比较，获得无明显干扰的噪声波形。

3.根据权利要求1所述的水声通信方法，其特征在于，对选择的噪声波形进行预处理包括：根据自相关性能选择噪声序列，以及对噪声波形进行限幅处理。

4.根据权利要求1所述的水声通信方法，其特征在于，利用选择的噪声波形实现基于差分循环移位扩频调制的噪声通信包括：信息波形以通信频段内的噪声波形为参考进行移位，使得信息波形以噪声的形式传输。

5.根据权利要求3所述的水声通信方法，其特征在于，步骤(2)中噪声通信包括：选用自相关性好的噪声序列作为传输帧的帧头，以提高通信隐蔽性。

6.根据权利要求1所述的水声通信方法，其特征在于，采用差分循环移位扩频解调具体为：

设第n组接收信号r_n的频域形式R_n的共轭与第n+1组接收信号r_n+1的频域形式R_n+1相乘可得式(1)，

式中，其中，s_n为发射扩频信号，w_n为第n组接收信号的噪声，h_n为传输第n组信息时信道的冲激响应；S_n、W_n、H_n分别为s_n、w_n、h_n的频域形式，(·)^*表示共轭；

假设水声信道在相干时间内为慢变信道，则可以认为相邻2个扩频序列的信道是相干的，所以为水声信道冲激响应的自相关函数，因此式(1)可写为

式中，为序列s_n+1和s_n的频域相乘结果；

通过聚焦得到更准确的峰值，接收端相邻两个序列的互相关函数峰值位置即包含传输信息。

7.一种基于环境感知的噪声隐蔽水声通信发送装置，其特征在于，所述发送装置包括以下：

感知装置，通过感知本地水域环境获取噪声波形，建立噪声数据库；

选择装置，利用谱估计选择无明显干扰的噪声波形；

预处理装置，对选择的噪声波形进行预处理；

调制装置，利用选择的噪声波形实现基于差分循环移位扩频调制的噪声通信；

同步装置，利用选择的噪声波形作为同步帧。

8.一种基于环境感知的噪声隐蔽水声通信接收装置，其特征在于，所述接收装置包括以下：

同步装置，利用选择的噪声波形进行多普勒估计与同步；

解调装置，利用选择的噪声波形进行时间反转处理并采用差分循环移位扩频解调。