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    光明日报 2018年11月01日 星期四

    解码鲸鱼“语言” 破解水下隐蔽通信难题

    作者:本报记者 陈建强 刘茜 通讯员 赵习钧 《光明日报》( 2018年11月01日 16版)

        本报天津10月31日电(记者陈建强、刘茜 通讯员赵习钧)在大洋深处如何实现隐蔽通信?天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室蒋佳佳等科研人员首次利用抹香鲸原始叫声作为通信信息载波,模拟抹香鲸原始叫声串构造仿生通信信号串,以仿生伪装策略实现了水下通信信息隐蔽传输。相关研究成果形成的论文《用于水下声学安全通信的仿生隐身术》近日发表在国际通信领域顶级期刊IEEE通信杂志上。

        传统解决水下隐蔽通信的方法主要可归为两类:第一类方法是通过改变人造通信信号的参数,如跳频、跳时等。但这类方法采用的是具有明显特征的人造通信信号,很容易被敌方的侦察系统识别与分类,导致其隐蔽性有限;第二类方法是通过降低通信信号的发射功率以增加敌方探测通信信号的难度,即低探测概率,但功率的降低会大大限制通信的距离,无法满足水下远距离隐蔽通信的需求。蒋佳佳等提出模仿抹香鲸叫声串规律的新型仿生伪装隐蔽水声通信方法,借用鲸鱼“语言”实现深海隐蔽通信,具有伪装诱骗性强、信息传输高度隐蔽、通信距离远等特点,在海洋开发以及国防、军事领域具有广阔的应用前景。

        通过解码抹香鲸的“语言”,用于水下通信,为什么能躲避探测呢?原来,目前国际上普遍应用的水下通信侦察系统,将海洋中鲸、海豚所发出的叫声均归为海洋噪声过滤掉了。蒋佳佳等科研人员在深入研究抹香鲸叫声的基础上,综合多项核心技术,提出一种快速准确的抹香鲸叫声脉冲摘取方法。基于自相关、互相关和相关性阈值等约束条件,他们从摘取出的叫声脉冲库里筛选出大量满足时延差通信编码要求的叫声脉冲,并根据抹香鲸叫声串的规律,发展出一种跳组差分时延差通信编解码方法。由于通过伪装而不是通过降低通信波的发射功率来实现隐蔽传输信号,不用担心通信信息被探测和截获,因此可以通过提高通信波发射功率的方式来解决远距离隐蔽通信的难题。目前这项技术成果的有效性和伪装隐蔽性通过湖试实验和神经网络信号分类器测试,得到了很好的验证。

        据了解,该技术具备极强扩展性,可扩展至海豚等多种海洋哺乳动物叫声,广泛应用于水下潜潜通信、潜基通信、潜舰通信、海上遥控遥测、水下测量、水下局域网互联、海上平台和水下设备遥控、水下通信—探测—定位—导航一体化设计等国防和军事领域。

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