[发明专利]一种基于数字水印的主动声呐身份识别方法

权利要求书

1.一种基于数字水印的主动声呐身份识别方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤1：水印嵌入

(I)原始信号预处理：

将原始信号s(t)平均分成n块,

s(t)＝[s₁(t),s₂(t),...s_n(t)]     (1)其中每一块的长度m＝N/n，N为原始信号的采样点数，对经过分块后的原始信号s(t)，进行离散余弦变换DCT：

S(f)＝dct(s(t))＝[S₁(f),S₂(f),...,S_n(f)]     (2)

其中S_j(f)＝dct(s_j(t))      (3)这里j＝1,2,...n，t表示时域，n大于1的自然数，下同；

(II)水印生成

水印的负载:

C＝[c₁,c₂,…c_n]        (4)

其中c_1...n∈{-1,1}；

携带这些负载的水印为:

ω＝[ω₁,ω₂,…ω_n],ω_j＝[w₁,w₂,…w_m]^T   (5)这里的上标T表示转置，下同；

则嵌入的水印即原始水印为:

W＝[W₁,W₂,…W_n]＝[c₁ω₁,c₂ω₂,…c_nω_n]    (6)

(III)水印嵌入

根据选取海洋声学模型选取需要的嵌入矩阵：

P＝[P₁,P₂,…P_n]        (7)

其中而p_ji∈{0,1}；

这里i＝1,2,…m，下同；

则根据该嵌入矩阵P修改S(f)有嵌入水印后的离散余弦变换DCT域信号：

S_w＝S(P)+kW(P)＝[S_1w,S_2w,…S_nw]      (8)

其中S_jw＝S_j(P_j)+c_jω_j(P_j)，k是水印嵌入系数表征水印的嵌入强度；

嵌入水印后的信号为:

sw=(t)=[dct-1(S1wT),dct-1(S2wT),...dct-1(SnwT)]---(9)]]>

步骤2：水印检测

(A)接收含有水印的信号

经过海洋信道传播后接收到的信号为:

r_w(t)＝s_w(t)*h(t)+n₀(t)＝s′_w(t)+n₀(t)     (10)

其中h(t)是海洋信道的脉冲响应，n₀(t)是信道中的附加噪声；

(B)相关性计算

取r_w(t)中与s(t)长度相同的前一部分r_w0(t)，对r_w0(t)做离散余弦变换DCT有：

R_w＝dct(r_w0(t))＝[R_1w,R_2w,…R_nw]       (11)

现在用原始水印W和接收到的信号r_w0(t)做相关性检测：

ρ＝[c₁<ω₁,R_1w>,c₂<ω₂,R_2w>,…c_n<ω_n,R_nw>]＝[ρ₁,ρ₂,…ρn]    (12)

这里<a,b>表示求a,b两者的内积，下同；

由于R_jw＝S_j+c_jω_j+N_0j         (13)

N₀＝dct(n₀(t))表示信道中的附加噪声在dct域的表示形式；

所以ρj=cj<ωj,Sj+cjωj+N0j>=cj<ωj,Sj>+kωj2<ωj,ωj>+cj<ωj,N0j>---(14)]]>如果接收到的信号中不含有水印那么此时的相关性：

ρ_j＝c_j<ω_j,S_j+N_0j>＝c_j<ω_j,S_j>+<ω_j,N_0j>     (15)

(C)建立最大似然检测器

检验统计量ρ_x：

ρx=1nΣj=1nρj---(16)]]>

通过求解得到一个定值ρ₀；

最大似然比：

Λ=f(ρ0|W)f(ρ0|-W)---(17)]]>

如果Λ＞Λ₀则表示声呐信号中有数字水印，反之则没有；Λ₀是介于f(ρ₀|W)和f(ρ₀|-W)期望值之间的一个值，f(ρ_x|W)表示含有水印时的概率分布函数，f(ρ_x|-W)则表示不含水印时的概率分布函数。