[发明专利]一种基于信号位置标记的水声通信方法

摘要

本发明提供的是一种基于信号位置标记的水声通信方法。将二进制信息转化为十六进制；确定信号标记位置最小量化间隔及定信号标记位置；确定帧信号时长并生成帧信号；确定标记信号类型及持续时间；进行数据替换；多个帧信号组成一完整发射信号；将替换后的帧信号经过功率放大器后送入水声信道；使用水听器接收信号；用替换前的帧信号对接收信号进行同步；确定前一帧尾端与后一帧尾端之间的时间长度；确定多普勒因子；进行信号标记位置确定；对信号标记位置进行修正；解调出十六进制信息并转化为二进制信息。本发明简单易行、可靠性高，既能降低接收端与发射端的相对运动造成的多普勒所导致的误码率，又能抵抗水下多途及根据采样率改变通信速率。 1

主权项

1.一种基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是：

步骤一：将传输的二进制信息转化为十六进制信息；

步骤二：根据十六进制信息确定信号标记位置最小量化间隔，并确定信号标记位置，其中，信号标记位置为一个小于1的数，代表从帧信号起始到标记位置所占整个帧信号的比例；

步骤三：根据发射换能器发射频率范围确定帧信号频率范围，并生成帧信号，其中，帧信号为频率单调递增或递减的线性调频信号；

步骤四：确定标记信号类型及持续时间；

步骤五：将标记信号尾端与信号标记位置的尾端对齐，对每一个帧信号进行数据替换；

步骤六：多个帧信号组成一完整发射信号；

步骤七：将发射信号经过功率放大器后通过换能器送入水声信道；

步骤八：使用水听器接收信号；

步骤九：采用替换前的帧信号对接收信号进行同步；

步骤十：通过对某帧信号的前一帧与后一帧的匹配相关，确定前一帧尾端与后一帧尾端之间的时间长度；

步骤十一：根据时间长度变化比例确定每帧多普勒因子；

步骤十二：根据标记信号类型选取匹配相关信号进行信号标记位置确定；

步骤十三：根据每帧多普勒因子，对每帧标记信号位置进行修正；

步骤十四：以修正后的信号标记位置除以位置最小量化间隔，得出相应十六进制信息，将十六进制信息转化为二进制信息完成解调。

2.根据权利要求1所述的基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是步骤二中所述的根据十六进制信息确定信号标记位置最小量化间隔具体为：

其中，Hex_num为二进制转换为十六进制后的信息位数，T_p为一帧信号时间长度，T_f为标记信号时间长度，Δp即为信号标记位置最小量化间隔；

所述的确定信号标记位置的具体为：

其中，Dec_val为十六进制转换为十进制后的具体的数值，posi_flag为信号标记位置。

3.根据权利要求1所述的基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是步骤三中所述的根据发射换能器发射频率范围确定帧信号频率范围，并生成帧信号具体为：

sig_fe(t)＝A*cos(2πf_lowt+(f_high‑f_low)/T_pπt²)

或

sig_fe(t)＝A*cos(2πf_hight‑(f_high‑f_low)/T_pπt²)

其中，A为信号幅度，f_high与f_low为发射换能器发射频率上限与下限。

4.根据权利要求1所述的基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是步骤四中所述的标记信号类型包括chirp信号、直扩信号或CW脉冲信号。

5.根据权利要求1所述的基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是步骤六中所述的完整信号的第一帧信号上不存在标记信号，仅用作多普勒因子计算使用。

6.根据权利要求1所述的基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是步骤九中所述的进行同步，从第二个开始的帧信号既作为同步信号，进行拷贝相关从而得到信号的结束时间点，也在替换标记信号后作为携带信息的通信信号。

7.根据权利要求1所述的基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是步骤十一中所述的每帧多普勒因子的具体表达式为：

其中，T_bfr为前一帧相关峰位置与后一帧相关峰位置间的时间长度，T_p为一帧信号时间长度，T_f为标记信号时间长度。

8.根据权利要求1所述的基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是步骤十二中，每帧信号中的标记信号位置确定的具体表达式为：

其中，posi_cpeak为某帧标记信号相关峰在该帧的时间点，T_p为一帧信号时间长度，T_f为标记信号时间长度。

9.根据权利要求1所述的基于信号位置标记的水声通信方法，其特征是步骤十三中所述的对每帧标记信号位置进行修正具体为：

其中，posi_reflag为修正后的标记位置，Dop_a为每帧多普勒因子。