[发明专利]一种基于椭球波函数的仿生通信探测方法

说明书

本发明涉及一种基于椭球波函数的仿生通信探测方法，属于椭球波函数领域。仿生通信探测方法包括：1)利用椭球波函数(PSWF)及各阶函数作为基函数拟合海豚通信信号；2)提取海豚通信信号的波形包络并计算所述波形包络的极值点；3)提取极值点之间的波形；4)构造多个椭球波函数并进行加权拟合；5)求出椭球波函数组合函数与极值点波形的相关函数并求出最值；6)给定一个迭代值，对步骤4)和5)进行重复计算，直到求出脉冲函数组的合适加权值。并应用到通信探测一体化系统中。利用PSWF来拟合海豚通信信号，设计出可靠的基于PSWF的仿生通信序列波形，达到隐蔽信息的目的，由此搭建一体化的仿生通信和探测系统，提高水声通信的隐蔽性和可靠性。

本申请是名为《一种基于椭球波函数的仿生通信探测方法》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2017年08月07日，申请号为201710667288.1。

技术领域

本发明涉及椭球波函数领域，特别是涉及一种基于椭球波函数的仿生通信探测方法。

背景技术

随着水下军事项目遥控、调度和实施对水声通信提出了稳健性、可靠性和隐秘性的需求。因此，迫切需要引入新机理和新技术到水声通信中来，解决其当前依然面临的安全性问题。

水声通信网在海洋环境监测、自然灾害预警、港口及近岸检测、特别是对于水下侦察与作战群体的管理、指挥与调试等方面都有十分重要的作用。为防止水声通信网工作时节点暴露、非友好节点接入或节点间交互信息时被侦听，水下通信时对隐蔽性的要求越来越高。

目前的水下通信、水下探测大多以水声信号为主。然而，水声信号是一个极其复杂的时变、频变和空变信道，并且具有强多径、高噪声等特性，使得水声信道是目前最为复杂的无线通信信道。面对着海洋环境复杂的水声信道，部分科学家们想到了参考海豚、鲸鱼等依靠水声进行通信、定位和目标识别的海洋生物，模仿它们的一些机理和功能，解决水声工程中遇到的问题。

仿生通信是一种隐蔽水声通信通常采取的方法，与传统的单纯降低信噪比的方法不同，仿生通信是利用水声环境中自然存在的信号作调制波形，这种信号可以选用海洋中常见的海豚、鲸鱼等哺乳动物发出的声音。它们利用声信号来探测周围的环境和信息交流。后来，研究发现这些海洋哺乳动物头部前额上的脂肪突起部分会发出高频的超声信号，进行回声定位。仿生隐蔽通信即采用海洋中固有的鲸鱼叫声信号作为信息载体，允许通信信号被探测到，但是在外部识别的过程中被当做海洋噪声排除，达到隐蔽通信的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于椭球波函数的仿生通信探测方法，可提高水声通信的隐蔽性和可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于椭球波函数的仿生通信探测方法，所述基于椭球波函数的仿生通信探测方法包括：

第一步：利用椭球波函数及各阶函数作为基函数拟合海豚通信信号，具体包括：

改变椭球波函数的阶次，进而改变峰值频率，实现椭球波函数频谱的搬移；

调整椭球波函数的时频联合参数，控制脉冲的频谱和带宽，拟合得到海豚通信信号；

所述椭球波函数的公式为(1-t²)ψ”(t)-2tψ'(t)+(χ_j-c²t²)ψ(t)＝0；

其中，ψ(t)为椭球波函数，ψ'(t)为椭球波函数的一阶导数、ψ”(t)为椭球波函数的二阶导数，c＝T_sΩ，Ω为椭球波函数的带宽。

n阶椭球波函数为ψ_n＝(c,t)，ψ_n(c,t)∈[-T_s/2,T_s/2]，其中，c为时频联合参数；