[发明专利]基于虚拟时间反转镜M元仿生信号编码的水声通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水声通信方法，更确切地说是一种基于虚拟时间反转镜M元仿生信号编码的水声通信方法。 

背景技术

随着现代探测技术的发展，对水声通信隐蔽性的要求不断提高。仿生是一种隐蔽水声通信可以采取的方法，与单纯的降低信噪比不同，仿生是用水声环境中自然存在的信号做调制波形，这种信号可以选用海豚、鲸鱼等海洋哺乳动物发出的声音。目前将海豚Whistles信号应用于水声通信编码方面的研究甚少。 

M元扩频通信通过扩频码序列选择器，将多个信息比特映射成一条伪随机序列，再进行载波调制作为发射信号。该通信方式可以大幅度改善系统的通信速率，提高系统的抗干扰能力。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较强的处理增益和抗多途能力，具有很好的通信隐蔽性的基于虚拟时间反转镜M元仿生信号编码的水声通信方法。 

本发明的目的是这样实现的： 

在发射端： 

（1）二进制信息比特流进行串并转换； 

（2）通过信号码选择器选择一条海豚Whistles信号输出； 

（3）编码信号之前添加同步码产生一帧信号，同步码采用一段Whistles信号； 

（4）将帧信号经过功率放大后通过换能器发射出去； 

在接收端： 

（5）首先对水听器接收来的信号进行信道均衡，信道均衡采用虚拟时间反转镜技术； 

（6）对信道均衡后的信号进行同步以确定信号开始的时基，并通过该时基截取编码信号； 

（7）将编码信号送入M个拷贝相关器，根据相关器输出结果的最大值进行解码； 

（8）信息并串转换还原发送序列。 

本发明地方法具有较强的处理增益和抗多途能力，且仿生的信号不易被截获，具有很好的通信隐蔽性。 

海豚Whistles信号时间带宽积较大，解码时可获得较大处理增益。采用虚拟时间反转镜技术进行信道均衡，能聚焦多途能量，获得聚焦增益，增强系统抗多途能力。海豚Whistles信号 不同于线性调频信号等有规编码信号，其是海洋环境中真实存在的，不容易被截获因此具有较强的通信隐蔽性。本发明的方法特别适合对通信隐蔽性要求较高的平台。 

附图说明

图1为海豚Whistles信号的时域波形； 

图2为海豚Whistles信号的时频分析图； 

图3a-图3b为M元仿生信号编码通信示意图，其中图3a为发射端框图，图3b为接收端框图； 

图4为虚拟时间反转镜应用框图； 

图5为实验布局示意图； 

图6a-图6b为同步检测输出结果，其中图6a为未采用虚拟时间反转镜，图6b为采用虚拟时间反转镜； 

图7a-图7b为解码处理结果，其中图7a为未采用虚拟时间反转镜，图7b为采用虚拟时间反转镜； 

图8为本发明的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述： 

结合图8，本发明的技术方案包括如下步骤。 

在发射端： 

（1）二进制信息比特流进行串并转换； 

（2）通过信号码选择器选择一条海豚Whistles信号输出； 

（3）编码信号之前添加同步码产生一帧信号，同步码采用一段Whistles信号； 

（4）将帧信号经过功率放大后通过换能器发射出去。 

在接收端： 

（1）首先对水听器接收来的信号进行信道均衡，信道均衡采用虚拟时间反转镜技术； 

（2）对信道均衡后的信号进行同步以确定信号开始的时基，并通过该时基截取编码信号； 

（3）将编码信号送入M个拷贝相关器，根据相关器输出结果的最大值进行解码； 

（4）信息并串转换还原发送序列。 

1、海豚Whistles信号分析 

海洋哺乳动物发出的信号为非平稳信号。传统的信号分析手段，如傅里叶变换反映不出信号频率随时间变化的行为，只适合分析平稳信号，而对频率随时间变化的非平稳信号只能给出一个总的平均效果。时频分析的方法可用于分析非平稳信号，可以描述信号的频率随时 间变化的特点。