大气环境下伪装隐蔽声通信方法研究

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信息传递对取得作战主动权至关重要,无线电通信凭借通信距离远、速率快等优点成为军事领域最常用的通信方法。但目前已有成熟的无线电干扰技术,当无线电通信被干扰或静默时,在森林作战环境下班/排成员间信息无法传递,使整个队伍陷入危险的境地,此时急需一种应急通信方法能在班/排成员间传递简洁、重要的信息,且不被敌方侦察到。对此,本文提出了一种通过模仿森林中动物叫声实现大气环境下伪装隐蔽声通信的方法,主要研究内容及工作为:1、分析了大气环境下隐蔽声通信和水下伪装隐蔽声通信方法的主要原理与优缺点,根据森林作战环境下班/排成员间的应急通信需求,提出了通过模仿森林中动物叫声实现伪装隐蔽声通信的全新思路。2、基于传统隐蔽通信隐蔽原理与信号分类与识别原理的分析,根据仿生隐蔽声通信的伪装原理,提出了基于神经网络的信号分类和人耳听觉辨识的隐蔽性测试方法,并明确了以伪装通信信号与通信环境的匹配度以及与真实动物叫声的相似度为核心标准的伪装隐蔽通信策略和伪装对象选取原则。根据以上策略和原则,选取了两个典型的伪装对象(蟋蟀和绣眼鸟)作为研究对象。最后分析比较了几种典型叫声信号去噪与脉冲摘取方法,实现叫声信号的预处理。3、率先提出了仿蟋蟀叫声的伪装隐蔽声通信方法。深入分析了叫声脉冲的脉冲间隔、时频分布等特征,基于此,提出了与蟋蟀叫声特征高度匹配的短时能量-时延差伪装通信编码方法,基于短时能量谱的脉冲端点检测和时延差定时编解码信息,保证通信脉冲多样性和解码效率,实现通信脉冲序列的高伪装度构造与高效解码。并对比分析了不同通信编解码参数对通信速率及误码率的影响规律。4、率先提出了仿绣眼鸟叫声的伪装隐蔽声通信方法。深入分析了叫声脉冲的脉冲间隔、时频分布、相关性、脉冲数量等特征,基于此,发展了基于脉冲相关性的通信编码方法,并提出了基于时频特征互异性的脉冲分组方法,利用脉冲时频特征互异性和相关性编解码信息,保证通信脉冲的多样性和编解码效率;进一步,引入短时时能量-时延差编码方法,设计了模式码+信息码的通信帧结构,发展了一种能实时切换通信模式的编码策略,实现了高伪装且保密的通信脉冲序列构造。并对比分析了不同编码模式和参数对通信速率以及误码率的影响规律。5、研制了通用的伪装隐蔽声通信系统样机。针对森林与草地典型环境,在不同通信模式下对通信的有效性(通信速率与误码率)进行了现场实验测试。同时,通过理论分析、信号分类、人耳听觉测试,对通信隐蔽性进行了评估。
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