由于声波是水下信道中唯一可远距离传输的信号形式，因此通常以声波作为通信信号载体实现水下通信目的，即水声通信技术。当前较流行的水声通信物理层技术包括单载波、多载波、扩频以及脉位调制技术。显著的特点是采用固定载波的调制方式，在给定需求情况下，采用相应的带宽，通信过程中使用尽可能高的发射声源级，进而实现更好的通信效果。　　传统水声通信技术中，通信信号以一种海洋环境中不存在的，即“噪声”的形式被引入到水声环境中。一方面由于这种大声源级“噪声”的引入，对海洋生态环境产生较严重的影响，科学家认为历史上几次鲸目动物集体搁浅就是由于海军采用高声源级的通信声呐导致的；另一方面从通信安全的角度来看，被动声呐也很容易探测到这种海洋中以前不存在的“噪声”信号。因此，开发一种水声通信技术，可以在实现水下隐蔽安全声通信，并且不影响海洋生态环境具有重要的意义。　　传统水下隐蔽安全声通信多从低接收信噪比角度出发，在发射端降低通信信号辐射声功率，将信号隐藏在海洋背景环境噪声中，实现隐蔽通信的效果；采用扩频或分集的调制方式，在接收端得到处理增益，实现信号正确解调。但在实际被动声探测过程中，被动声呐长时间积分仍可探测到此类通信信号，尤其在距离声源较近位置时，信号功率依然较高，无法有效实现隐蔽水声通信的目的。因此，传统技术难以彻底解决水下隐蔽安全声通信问题。　　近年来，人们对仿生学技术研究越来越广泛，如模仿鲸目动物身体构造研究新型水下潜器，模仿鲸目动物皮肤研究新型水中小阻力材料。本文基于海洋仿生学思想，从仿生伪装角度出发，提出采用真实或模拟的鲸目动物叫声作为通信信号，允许通信信号被探测，但是在识别阶段被排除，达到隐蔽通信的效果，尝试解决水下隐蔽安全声通信问题，同时由于采用海洋中固有的鲸目动物叫声作为通信信号，没有引入可被视为海洋中“噪声”的传统水声通信信号，可以起到不影响生态环境的效果。　　鲸目动物分为齿鲸亚目和须鲸亚目，齿鲸体积小，产生的信号声源级低、频率较高；须鲸体积大，产生的信号声源级高、频率较低。鲸目动物靠声信号来定位和寻找食物，并用于个体间交流，由于其种类繁多，声音特性十分丰富。为更好的了解鲸目动物叫声特性，从功能上将鲸目动物声音分为回声定位信号和通信信号，从时域、频域以及时频联合分布来阐述鲸目动物的声音特性，给出部分鲸目动物叫声的指向性、声源级和信噪比的计算方法，为仿生伪装水声通信技术研究提供技术支撑和依据。　　提出利用鲸目动物低频嘀嗒声信号的仿生伪装水声通信方法。设计了仿生通信信号帧结构，利用海豚哨声信号实现同步与识别，采用差分脉冲位置调制技术，不改变每一个嘀嗒声信号波形，信息调制在相邻鲸目动物嘀嗒声信号的时间间隔，基于压缩传感理论对稀疏水声信道建模，以哨声信号作为探测序列，采用匹配追踪技术估计信道，虚拟时反技术实现信道多途抑制。通过仿真和外场实验证实了该方法的有效性和可行性。　　提出基于海豚哨声信号的仿生伪装水声通信方法。海豚哨声信号具有多阶谐波、宽带、持续时间长、时频谱轮廓形状多样化等特点。基于海豚哨声信号时频谱轮廓进行信息调制，实现仿生通信。主要包括海豚哨声信号建模、时频域谱轮廓提取和调制解调技术。基于正弦信号模型对海豚声信号建模；时频谱包络提取包括哨声信号时频变换、包络提取、剔除野点和平滑技术；提出基于海豚哨声信号时频谱轮廓线的分段LFM调制法，采用相关法实现解调，进行了理论分析和仿真。　　提出扩频信号隐藏于须鲸背景叫声下的仿生伪装水声通信方法。从人耳听觉掩蔽效应角度出发实现隐蔽通信效果，将低声源级的扩频信号隐藏在高声源级的须鲸叫声信号合适的时频分布区间。设计适合该体制的通信帧结构，采用相干干扰抵消法在时域实现鲸鱼叫声信号和扩频信号的分离。利用高信噪比的鲸鱼叫声通过MP算法估计出精确的信道冲激响应，采用RAKE接收机实现数据合并。该技术从仿生伪装出发实现宽距离范围隐蔽水声通信的同时，能实现精确的信道估计和补偿，提升了传统低信噪比条件下扩频隐蔽通信的效果。　　综上，本文提出了仿鲸目动物低频嘀嗒声、海豚哨声和持续时间长的低频须鲸叫声的隐蔽水声通信方法，并通过仿真或外场实验验证了通信算法的可行性和有效性。