基于数字水印的仿生隐蔽水声通信技术研究

来源 :王晨杰 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huzhouweno
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21世纪以来,水声通信无论是在海洋资源开发,还是国防建设与信息对抗中起着不可忽视的作用。随着新时代的发展,国防安全的需要,水声通信的安全和隐蔽受到了越来越多的重视。传统的隐蔽水声通信使用能量很低的信号,海洋噪声会将其覆盖,使敌方难以检测,但是存在无法远距离传输和安全性低等不足。而仿生隐蔽水声通信使用海洋动物声音作为载体信号,当信号被发现时,敌人会将其识别为海洋中存在的声音而排除,以此进行隐蔽通信。本文以重建的长须鲸声音为载体,研究仿长须鲸声音隐蔽水声通信技术。该项目获得国家基金61771412“水声语音通信性能的实时感知方法与关键技术研究”的资助。论文主要完成工作如下:(1)分析了水声信道特性及其对水声通信的影响,使用Bellhop模型分别对浅海水声信道、深海平坦地形水声信道和深海Dickins地形水声信道进行了建模。(2)从依靠水印算法本身健壮性来抵抗水声多径效应,不必做水声信道估计和均衡的角度出发,实现了基于Patchwork的DCT(Discrete Cosine Transform)域和时域的音频水印算法,并对两种算法的健壮性和隐蔽性进行了评估。仿真结果表明,两种算法的隐蔽性都十分优秀,健壮性前者优于后者,并在前者算法的基础上添加了循环纠错码,使其健壮性进一步增强。(3)研究了仿长须鲸声音隐蔽水声通信技术。先使用Chirplet变换对长须鲸声音进行了重建,以重建的长须鲸声音作为载体信号,分别使用基于Patchwork的DCT域和时域的音频水印算法将秘密信息嵌入到载体信号中,通过水声信道后,将秘密信息提取出来。本文分别在不同海洋环境下的水声信道下进行了仿真,对系统的性能进行了评估。仿真结果表明,两种算法的系统都具有较好的隐蔽性,使用第一种算法的系统对抗多径效应的能力优于第二种算法的系统。
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