專利名稱:利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于信號探測領(lǐng)域，為提高主動聲吶聲源偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率；使發(fā)射信號具有接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性能；為此，本實用新型采取的技術(shù)方案是，利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生裝置，包括：命令接口、鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器、鯨聲脈沖樣本庫存儲器、鯨聲放大輸出器、發(fā)聲傳感器；命令接口將接收到的控制命令傳送到鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器；鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器根據(jù)接收到的指令，從鯨聲脈沖樣本庫存儲器中選擇符合應(yīng)用要求的鯨聲脈沖信號組，然后發(fā)送給鯨聲放大輸出器放大后，由發(fā)聲傳感器將聲信號發(fā)送出去。本實用新型主要應(yīng)用于信號探測。
【專利說明】利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于信號探測領(lǐng)域；具體講，涉及利用利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生裝置。
技術(shù)背景
[0002]常規(guī)主動聲吶系統(tǒng)采用的聲源發(fā)射信號形式一般有單載頻矩形脈沖信號、線性調(diào)頻矩形脈沖信號、偽隨機編碼調(diào)相矩形脈沖串信號等。單載頻矩形脈沖信號容易產(chǎn)生、便于處理，但是在距離率和速度分辨率兩方面，它不能同時兼顧。線性調(diào)頻矩形脈沖信號可實現(xiàn)脈沖壓縮，解決了信號能量和距離分辨率之間的矛盾，但由于它的距離和速度之間存在耦合關(guān)系，仍然無法提供聯(lián)合高分辨率。較之前面兩種信號，偽隨機編碼調(diào)相矩形脈沖串信號的模糊函數(shù)更接近理想的圖釘形，能同時獲得高距離和高速度分辨率，但它的旁辦較高，檢測能力受到了限制。
[0003]而Costas跳頻信號(見文獻[1_2])具有接近圖釘形的理想模糊函數(shù):主瓣高而尖銳，副瓣低而平坦，并且不存在模糊旁瓣和距離一速度耦合問題，因而具有優(yōu)越的性能；此外，Costas信號作為一種跳頻信號，具有很強的抗干擾性能及較低的截獲概率(即較高的隱蔽性)。
[0004]但是，不管是單載頻矩形脈沖信號、線性調(diào)頻矩形脈沖信號、偽隨機編碼調(diào)相矩形脈沖串信號，還是Costas跳頻信號等，它們都屬于常規(guī)的聲吶信號，都具有如下共同特點:信號包絡(luò)為矩形脈沖，包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為單頻正弦波或頻率線性變化的正弦波，信號的時頻特點簡單，易于識別、分類和定位。這些共同特點使得基于這些信號形式的主動聲源易于被敵方偵察系統(tǒng)探測、識別和跟蹤，成為被攻擊的對象，從而對其生存能力構(gòu)成嚴重的威脅。
[0005]針對以上問題，本實用新型一方面采用抹香鯨群(sperm whales)聲脈沖信號作為主動聲源的發(fā)射信號，提高聲源的偽裝性和隱蔽性；另一方面，根據(jù)抹香鯨群聲信號的特點和規(guī)律，對抹香鯨群聲脈沖發(fā)射信號按一定的方法進行排列，使發(fā)射出去的抹香鯨群聲脈沖信號具有類似于Costas跳頻信號(本實用新型中將此類信號稱為Costas-Like信號)的特點，以便后續(xù)通過匹配濾波技術(shù)對接收到的信號進行處理，使其表現(xiàn)出接近于Costas信號的優(yōu)越性能。
[0006]說明:海洋中大多數(shù)的鯨類都是群居動物(見文獻[3-5])，他們在活動的過程中會不停地發(fā)出脈沖信號，這些脈沖信號的包絡(luò)隨機變化，沒有固定的規(guī)律，包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為復(fù)雜的寬帶信號，信號非平穩(wěn)，時頻特性復(fù)雜；因此，與常規(guī)的主動聲吶信號有較為明顯的區(qū)別，不易被識別為主動聲吶信號。
[0007][I]魏璽章，劉振，鄧斌，黎湘，Costas編碼跳頻寬帶雷達信號測速技術(shù)研宄[J].電子學(xué)報，38 (10): 2426-2429，2010.
[0008][2]姚建國，黃清，Costas序列在多用戶雷達系統(tǒng)中的應(yīng)用研宄[J].通信學(xué)報，31 (5):60-72, 2010.
[0009][3]Hal Whitehead and Linda ffeilgart, Patterns of visually observablebehav1ur and vocalizat1ns in groups of female sperm whales[J], Behav1ur, vol.118, n0.3/4, pp.275—296，Sep., 1991.
[0010][4]http://www.nmfs.noaa.gov/pr/species/mammals/cetaceans/killerwhale.htm
[0011][5] http://news, nat1nal geographic, com/news/2013/13/130425-humpback-whale-culture-behav1r-sc ience-animals/


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高主動聲吶聲源偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率；使發(fā)射信號具有接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性能；為此，本實用新型采取的技術(shù)方案是，利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生裝置，包括:命令接口、鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器、鯨聲脈沖樣本庫存儲器、鯨聲放大輸出器、發(fā)聲傳感器；命令接口將接收到的控制命令傳送到鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器；鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器根據(jù)接收到的指令，從鯨聲脈沖樣本庫存儲器中選擇符合應(yīng)用要求的鯨聲脈沖信號組，然后，再將所選的鯨聲脈沖信號組按Costas編碼方式完成編碼后，發(fā)送給鯨聲放大輸出器放大后，由發(fā)聲傳感器將聲信號發(fā)送出去。
[0013]鯨聲脈沖樣本庫存儲器存儲有:(I)同一種類的鯨群所產(chǎn)生的鯨聲脈沖信號組，且以每個脈沖信號的能量最大值頻率點為依據(jù)時，每組鯨聲脈沖信號滿足Costas編碼的要求；(2)不同種類的鯨群所產(chǎn)生的鯨聲脈沖信號組，且以每個脈沖信號的能量最大值頻率點為依據(jù)時，每組鯨聲脈沖信號滿足Costas編碼的要求。
[0014]與已有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)特點與效果:
[0015]本實用新型提供一種利用抹香鯨群聲的主動聲吶Costas-Like跳頻信號產(chǎn)生方法，它不僅能克服常規(guī)主動聲吶信號易于被識別和定位的缺點，還能充分利用符合Costas編碼特的跳頻信號的優(yōu)越性能。
[0016]本實用新型具有如下優(yōu)點:(I)利用抹香鯨群聲脈沖信號對主動聲吶聲源進行偽裝，提高聲源的隱蔽性；(2)選取不同高能量頻率點的抹香鯨聲脈沖信號組成符合Costas編碼特點的跳頻信號，使發(fā)射信號具有接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性能。

【附圖說明】

[0017]圖1示出了本實用新型中給出的一段時間內(nèi)抹香鯨群的聲信號。
[0018]圖2示出了本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的放大圖。
[0019]圖3示出了本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的放大圖。
[0020]圖4示出了本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的放大圖。
[0021]圖5示出了本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的放大圖。
[0022]圖6示出了本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的放大圖。
[0023]圖7示出本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果。
[0024]圖8示出本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果。
[0025]圖9示出本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果。
[0026]圖10示出本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果。
[0027]圖11示出本實用新型中所述的大量抹香鯨群聲脈沖信號中的某一個抹香鯨聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果。
[0028]圖12示出本實用新型中所述的圖2所示脈沖信號的自相關(guān)結(jié)果。
[0029]圖13示出本實用新型中所述的圖5所示脈沖信號的自相關(guān)結(jié)果。
[0030]圖14示出本實用新型中所述的圖2和圖5所示脈沖信號的互相關(guān)結(jié)果。
[0031]圖15示出本實用新型中所述的利用抹香鯨群聲的主動聲吶Costas-Like跳頻信號產(chǎn)生裝置。
[0032]圖16示出本實用新型中所述的第一組近似滿足2f1A, fi；3^ 3f i；1, 4f 5f6f fii7^ 7f ……，kf u關(guān)系的聲脈沖信號中，
第I個聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果，它同時也示出了該聲脈沖信號的能量最大值頻率點。
[0033]圖17示出本實用新型中所述的第一組近似滿足2f1A, fi；3^ 3f i；1, 4f 5f6f fii7^ 7f ……，kf u關(guān)系的聲脈沖信號中，
第2個聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果，它同時也示出了該聲脈沖信號的能量最大值頻率點。
[0034]圖18示出本實用新型中所述的第一組近似滿足2f1A, fi；3^ 3f i；1, 4f 5f6f fii7^ 7f ……，kf u關(guān)系的聲脈沖信號中，
第3個聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果，它同時也示出了該聲脈沖信號的能量最大值頻率點。
[0035]圖19示出本實用新型中所述的第一組近似滿足2f1A, fi；3^ 3f i；1, 4f 5f6f fii7^ 7f ……，kf u關(guān)系的聲脈沖信號中，
第4個聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果，它同時也示出了該聲脈沖信號的能量最大值頻率點。
[0036]圖20示出本實用新型中所述的第一組近似滿足&產(chǎn)2f1A, fi；3^ 3f i；1, 4f 5f6f fii7^ 7f ……，kf u關(guān)系的聲脈沖信號中，
第5個聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果，它同時也示出了該聲脈沖信號的能量最大值頻率點。
[0037]圖21示出本實用新型中所述的第一組近似滿足2f1A, fi；3^ 3f i；1, 4f 5f f,6^ 6f fii7^ 7f ……，kf u關(guān)系的聲脈沖信號中，第6個聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果，它同時也示出了該聲脈沖信號的能量最大值頻率點。
[0038]圖22示出本實用新型中所述的第一組近似滿足fi;產(chǎn)2f1A, fi；3^ 3f i；1, 4f 5f f,6^ 6f fii7^ 7f ……，kf u關(guān)系的聲脈沖信號中，
第7個聲脈沖信號的快速傅氏變換結(jié)果，它同時也示出了該聲脈沖信號的能量最大值頻率點。
[0039]圖23示出本實用新型中所述的Costas編碼規(guī)律。
[0040]圖24示出本實用新型中所述的兩個Costas-Like跳頻信號組，它們被交替地通過主動聲吶聲源系統(tǒng)進行發(fā)送出去，其中，I為第一組Costas-Like跳頻信號組，2為第二組Costas-Like跳頻信號組。

【具體實施方式】
[0041]針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型利用鯨聲信號作為主動聲源信號，使其被誤認為成真實的鯨發(fā)出的信號，起到偽裝的作用。
[0042](I)本實用新型中，采用抹香鯨群聲信號作為聲源發(fā)射信號，使敵人誤以為接收到的信號來自抹香鯨群而非主動聲吶聲源，起到偽裝聲源的作用，提高主動聲吶聲源偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率；
[0043](2)本實用新型中，通過對抹香鯨群聲信號進行全面分析，得到了如下特點和規(guī)律:①同一只抹香鯨可發(fā)出多種信號包絡(luò)不一樣的脈沖信號，且對這些脈沖信號進行頻譜分析后，發(fā)現(xiàn)不同種類脈沖信號的能量最大值頻率點主要分布在100Hz-12KHz之間；不同種類脈沖信號之間的互相關(guān)性??；②一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點只有一個，另一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點有兩個，其它一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點有多個；本實用新型利用抹香鯨群聲信號的上述3個特點和規(guī)律，對抹香鯨群聲脈沖發(fā)射信號按一定的方法進行排列，使發(fā)射出去的抹香鯨群聲脈沖信號具有類似于Costas跳頻信號的特點，以便后續(xù)通過匹配濾波技術(shù)對接收到的信號進行處理，使其表現(xiàn)出接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性能；
[0044](3)本實用新型中，一方面，利用抹香鯨群聲脈沖信號對主動聲吶聲源進行偽裝，提高聲源的隱蔽性；另一方面，選取不同高能量頻率點的抹香鯨聲脈沖信號組成符合Costas編碼特點的跳頻信號，使發(fā)射信號具有接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性會K。
[0045]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生方法，它不僅能克服常規(guī)主動聲吶信號易于被識別和定位的缺點，還能充分利用符合Costas編碼特點跳頻信號的優(yōu)越性能。
[0046]本實用新型具有如下優(yōu)點:(I)利用抹香鯨群聲脈沖信號對主動聲吶聲源進行偽裝，提高聲源的隱蔽性；(2)選取不同高能量頻率點的抹香鯨聲脈沖信號組成符合Costas編碼特點的跳頻信號，使發(fā)射信號具有接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性能。
[0047]本實用新型采取的技術(shù)方案是，利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生方法，包括:
[0048]第一步:抹香鯨群發(fā)聲特點和規(guī)律的研宄結(jié)果說明:
[0049]圖1示出了一段時間的抹香鯨群聲信號的一個例子；通過對大量長時間的抹香鯨群聲信號進行全面分析，得到了如下特點和規(guī)律:①同一只抹香鯨可發(fā)出多種信號包絡(luò)不一樣的脈沖信號(例如圖2-6所示的脈沖信號)，且對這些脈沖信號進行頻譜分析后，發(fā)現(xiàn)不同種類脈沖信號的能量最大值頻率點主要分布在100Hz-12KHz之間(例如圖7-11所示的脈沖信號能量最大值頻率點)；相同脈沖信號之間的自相關(guān)性大，例如圖2和圖5的自相關(guān)結(jié)果分別如圖12和13所示；不同種類脈沖信號之間的互相關(guān)性小，例如圖2與圖5所示脈沖信號的互相關(guān)結(jié)果如圖14所示；②一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點只有一個(例如圖7和圖8只有一個高能量頻率點)，另一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點有兩個(例如圖9和圖10有兩個高能量頻率點)，其它一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點有多個(例如圖11有多個高能量頻率點)；
[0050]進一步地，本實用新型中所述的不同類型脈沖聲信號是指具有不同包絡(luò)、不同能量最大值頻率點的脈沖信號；
[0051]進一步地，脈沖信號的能量最大值頻率點是指對一個脈沖信號進行快速傅氏變換(Fast Fourier Transformat1n, FFT)后，得到的幅度最大值處所對應(yīng)的頻率點fb(b =1，2，3，L，且b < 10000)，例如圖7-8中的幅度最大值處所對應(yīng)的頻率點；
[0052]第二步:主動聲吶Costas-Like跳頻信號的產(chǎn)生方法:
[0053]由于不同種類脈沖信號的能量最大值頻率點fb(b = 1，2，3，L，且b < 10000)主要分布在100Hz-12KHz之間，通過對大量脈沖信號進行分析和觀察發(fā)現(xiàn):在眾多的脈沖信號中，有一些脈沖信號的能量最大值頻率點之間近似滿足如下關(guān)系2f1A, fi；3^ 3f i；1,
fi,4^ 4f i；1,fi；5^ 5f i；1,fi；6^ 6f i；1,fi；7^ 7f i;1，......，fi，k~ kf i;1;其中 f i;k乒 f J；k, i 乒 j，
k的大小可根據(jù)實際需要進行設(shè)定，且定義fu，f,2, fU3, fM, L, fi，k為一組；
[0054]進一步，選擇多個符合上述能量最大值頻率點之間近似滿足2f u，
fi,3^ 3f i;1，fi；4^ 4f i;1，fi；5^ 5f i;1，fi；6^ 6f i;1，fi’產(chǎn) 7f i;1，......，fi;k~ kf i;1 關(guān)系的脈沖信號組；以fu的大小為依據(jù)，將每組內(nèi)的脈沖信號按Costas編碼規(guī)律進行排列，形成多個類似于Costas跳頻規(guī)律的脈沖信號序列組；注意:脈沖信號序列組間的排列順序可根據(jù)實際應(yīng)用需要進行選擇和設(shè)計；
[0055]進一步，將類似于Costas跳頻規(guī)律的脈沖信號序列組稱為Costas-Like跳頻信號;
[0056]進一步，將多組Costas-Like跳頻信號按應(yīng)用需要進行排列后，通過主動聲吶聲源系統(tǒng)進行發(fā)送。
[0057]第三步:利用抹香鯨群聲的主動聲吶Costas-Like跳頻信號產(chǎn)生裝置:
[0058]利用抹香鯨群聲的主動聲吶Costas-Like跳頻信號產(chǎn)生裝置如圖15所示；
[0059]進一步，命令接口 I可傳送控制命令到鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器2，對鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器2的工作狀態(tài)起控制作用；
[0060]進一步，鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器2根據(jù)接收到的來自于命令接口 I的指令，從鯨聲脈沖樣本庫4中選擇符合應(yīng)用要求的鯨聲脈沖信號組，然后，再將所選的鯨聲脈沖信號組按Costas編碼方式完成編碼后，發(fā)送給鯨聲放大輸出器3 ;
[0061]進一步，鯨聲脈沖樣本庫4包含:(I)同一種類的鯨群所產(chǎn)生的鯨聲脈沖信號組，且以每個脈沖信號的能量最大值頻率點為依據(jù)時，每組鯨聲脈沖信號滿足Costas編碼的要求；(2)不同種類的鯨群所產(chǎn)生的鯨聲脈沖信號組，且以每個脈沖信號的能量最大值頻率點為依據(jù)時，每組鯨聲脈沖信號滿足Costas編碼的要求；
[0062]進一步，鯨聲放大輸出器用于將來自于鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器2的信號進行功率放大，并使用發(fā)聲傳感器將聲信號發(fā)送出去。
[0063]本實用新型具有如下技術(shù)效果:
[0064](I)本實用新型中，采用抹香鯨群聲信號作為聲源發(fā)射信號，使敵人誤以為接收到的信號來自抹香鯨群而非主動聲吶聲源，起到偽裝聲源的作用，提高主動聲吶聲源偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率；
[0065](2)本實用新型中，通過對抹香鯨群聲信號進行全面分析，得到了如下特點和規(guī)律:①同一只抹香鯨可發(fā)出多種信號包絡(luò)不一樣的脈沖信號，且對這些脈沖信號進行頻譜分析后，發(fā)現(xiàn)不同種類脈沖信號的能量最大值頻率點主要分布在100Hz-12KHz之間；不同種類脈沖信號之間的互相關(guān)性??；②一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點只有一個，另一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點有兩個，其它一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點有多個；本實用新型利用抹香鯨群聲信號的上述3個特點和規(guī)律，對抹香鯨群聲脈沖發(fā)射信號按一定的方法進行排列，使發(fā)射出去的抹香鯨群聲脈沖信號具有類似于Costas跳頻信號的特點，以便后續(xù)通過匹配濾波技術(shù)對接收到的信號進行處理，使其表現(xiàn)出接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性能；
[0066](3)本實用新型中，一方面，利用抹香鯨群聲脈沖信號對主動聲吶聲源進行偽裝，提高聲源的隱蔽性；另一方面，選取不同高能量頻率點的抹香鯨聲脈沖信號組成符合Costas編碼特點的跳頻信號，使發(fā)射信號具有接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性會K。
[0067]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】進一步詳細說明本實用新型。
[0068]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種利用抹香鯨群聲的主動聲吶Costas-Like跳頻信號產(chǎn)生方法，它不僅能克服常規(guī)主動聲吶信號易于被識別和定位的缺點，還能充分利用符合Costas編碼特的跳頻信號的優(yōu)越性能。
[0069]本實用新型具有如下優(yōu)點:(I)利用抹香鯨群聲脈沖信號對主動聲吶聲源進行偽裝，提高聲源的隱蔽性；(2)選取不同高能量頻率點的抹香鯨聲脈沖信號組成符合Costas編碼特點的跳頻信號，使發(fā)射信號具有接近于Costas跳頻矩形脈沖信號的優(yōu)越性能。
[0070]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0071]第一步:抹香鯨群發(fā)聲特點和規(guī)律的研宄結(jié)果:
[0072]圖1不出了一段時間的抹香鯨群聲信號的一個例子；通過對大量長時間的抹香鯨群聲信號進行全面分析，得到了如下特點和規(guī)律:①同一只抹香鯨可發(fā)出多種信號包絡(luò)不一樣的脈沖信號(例如圖2-6所示的脈沖信號)，且對這些脈沖信號進行頻譜分析后，發(fā)現(xiàn)不同種類脈沖信號的能量最大值頻率點主要分布在100Hz-12KHz之間(例如圖7-11所示的脈沖信號能量最大值頻率點)；相同脈沖信號之間的自相關(guān)性大，例如圖2和圖5的自相關(guān)結(jié)果分別如圖12和13所示；不同種類脈沖信號之間的互相關(guān)性小，例如圖2與圖5所示脈沖信號的互相關(guān)結(jié)果如圖14所示；②一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點只有一個(例如圖7和圖8只有一個高能量頻率點)，另一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點有兩個(例如圖9和圖10有兩個高能量頻率點)，其它一些類型脈沖聲信號的高能量頻率點有多個(例如圖11有多個高能量頻率點)；
[0073]進一步地，脈沖信號的能量最大值頻率點是指對一個脈沖信號進行快速傅氏變換(Fast Fourier Transformat1n, FFT)后，得到的幅度最大值處所對應(yīng)的頻率點fb(b =1，2，3，L，且b < 10000)，例如圖7-8中的幅度最大值處所對應(yīng)的頻率點；
[0074]第二步:主動聲吶Costas-Like跳頻信號的產(chǎn)生方法:
[0075]由于不同種類脈沖信號的能量最大值頻率點fb(b = 1，2，3，L，且b < 10000)主要分布在100Hz-12KHz之間，通過觀察發(fā)現(xiàn):在眾多的脈沖信號中，有一些脈沖信號的能量最大值頻率點之間近似滿足如下關(guān)系:fi 2~ 2ful, fU3^ 3ful, fM^ 4f i；1, fi；5^ 5f i；1,
fi,6^ 6f i；1,fi；7^ 7f i；1,......，fi，k~ kf i;1;其中 f i，k乒 f J；k, i Φ.j，k 的大小可根據(jù)實際需要進行設(shè)定，且定義fij, fi;2.fi,3.fi,4.L, fi，k為一組；。
[0076]進一步，選擇多個符合上述能量最大值頻率點之間近似滿足2f u，
fi,3^ 3f i;1，fi；4^ 4f i;1，fi；5^ 5f i;1，fi；6^ 6f i;1，fi’產(chǎn) 7f i;1，......，fi;k~ kf i;1 關(guān)系的脈沖信號組；以fu的大小為依據(jù)，將每組內(nèi)的脈沖信號按Costas編碼規(guī)律進行排列，形成多個類似于Costas跳頻規(guī)律的脈沖信號序列組；注意:脈沖信號序列組間的排列順序可根據(jù)實際應(yīng)用需要而進行選擇和設(shè)計；
[0077]進一步，將類似于Costas跳頻規(guī)律的脈沖信號序列組稱為Costas-Like跳頻信號;
[0078]進一步，將多組Costas-Like跳頻信號按應(yīng)用需要進行排列后，通過主動聲吶聲源系統(tǒng)進行發(fā)送。
[0079]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明:
[0080]本實用新型中，通過一個具體的例子，來對本實用新型作更具體和詳細的說明；
[0081]進一步，本實用新型基于已獲得的抹香鯨群聲信號的特點和規(guī)律:在眾多的脈沖信號中，有一些脈沖信號的能量最大值頻率點之間近似滿足如下關(guān)系(產(chǎn)2f u，
fi,3^ 3f i;1，fi；4^ 4f i;1，fi；5^ 5f i;1，fi；6^ 6f i;1，fi；7^ 7f i;1，......，fi;k~ kf i;1;其中
fi;k^ f j，k, i ^ j,k的大小可根據(jù)實際需要進行設(shè)定。
[0082]進一步，下面將給出一個具體的例子對本實用新型作進一步說明和解釋:
[0083]本實用新型首先對一段3分鐘的抹香鯨群聲脈沖信號進行觀察和分析，然后通過選取，獲得了二組脈沖信號，它們的能量最大值頻率點之間都近似滿足2ful,
fi，產(chǎn) 3f i;1，fi;產(chǎn) 4f i;1，fi;產(chǎn) 5f i;1，fi；6^ 6f i;1，產(chǎn) 7f i;1，......，fi;k~ kf i;1 關(guān)系；這二組脈沖信號的能量最大值頻率點分別為:第一組:249.9Hz、499.2Hz、749.3Hz、996.6Hz、1252Hz、1499Hz、1999Hz ;第二 組:312.2Hz、624Hz、935.5Hz、1249Hz、1562Hz、1871.6Hz、2183.8Hz、2496.5Hz ；圖16-22示出了一個實際例子，它是第一組脈沖信號的快速傅氏變換FFT圖，同時也包含了能量最大值頻率點圖，從圖中可得499.2/249.9 ^ 2，749.3/249.9 ^ 3，996.6/249.9 ~ 4，1252/249.9 ~ 5，1499/249.9 ~ 6，1999/249.9 ^7；注意:上述3分鐘的抹香鯨群聲脈沖信號只是一個例子，在實際應(yīng)用中，不局限于所選擇抹香鯨群聲脈沖信號時間的長短；上述所獲得的兩組脈沖信號，也只是一個實例，在實際應(yīng)用中，只需要所選出的脈沖信號的能量最大值頻率點滿足Costas編碼的要求即可。
[0084]進一步，以的大小為依據(jù)，將上述所述兩組脈沖信號按Costas編碼規(guī)律進行重新排列，形成兩組類似于Costas跳頻規(guī)律的脈沖信號序列組，并將這樣的脈沖信號序列組稱為Costas-Like跳頻信號組；
[0085]進一步，例如，選取第一組中的前6個能量最大值頻率點所對應(yīng)的脈沖信號和第二組中的前6個能量最大值頻率點所對應(yīng)的脈沖信號；然后，將第一組和第二組中的信號按圖23中所示的Costas編碼規(guī)律進行排列，分別形成兩個Costas-Like跳頻信號組；
[0086]進一步，將這兩個Costas-Like跳頻信號組交替地通過主動聲吶聲源系統(tǒng)進行發(fā)送出去，如圖24所示，其中圖24中，I代表第一組Costas-Like跳頻信號組，2代表第二組Costas-Like跳頻彳目號組；
[0087]注意:脈沖信號序列組間的發(fā)送順序可根據(jù)實際應(yīng)用需要而進行選擇和設(shè)計，而不必符合上述交替發(fā)送的方式，上述交替發(fā)送方式只是一個具體的實例；
[0088]第三步:利用抹香鯨群聲的主動聲吶Costas-Like跳頻信號產(chǎn)生裝置:
[0089]利用抹香鯨群聲的主動聲吶Costas-Like跳頻信號產(chǎn)生裝置如圖15所示；
[0090]進一步，命令接口 I可傳送控制命令到鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器2，對鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器2的工作狀態(tài)起控制作用；
[0091]進一步，鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器2根據(jù)接收到的來自于命令接口 I的指令，從鯨聲脈沖樣本庫4中選擇符合應(yīng)用要求的鯨聲脈沖信號組，然后，再將所選的鯨聲脈沖信號組按Costas編碼方式完成編碼后，發(fā)送給鯨聲放大輸出器3 ;
[0092]進一步，鯨聲脈沖樣本庫4包含:(I)同一種類的鯨群所產(chǎn)生的鯨聲脈沖信號組，且以每個脈沖信號的能量最大值頻率點為依據(jù)時，每組鯨聲脈沖信號滿足Costas編碼的要求；(2)不同種類的鯨群所產(chǎn)生的鯨聲脈沖信號組，且以每個脈沖信號的能量最大值頻率點為依據(jù)時，每組鯨聲脈沖信號滿足Costas編碼的要求；
[0093]進一步，鯨聲放大輸出器用于將來自于鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器2的信號進行功率放大，并使用發(fā)聲傳感器將聲信號發(fā)送出去。
【權(quán)利要求】
1.一種利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生裝置，其特征是，包括:命令接口、鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器、鯨聲脈沖樣本庫存儲器、鯨聲放大輸出器、發(fā)聲傳感器；命令接口將接收到的控制命令傳送到鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器；鯨聲Costas編碼產(chǎn)生器根據(jù)接收到的指令，從鯨聲脈沖樣本庫存儲器中選擇符合應(yīng)用要求的鯨聲脈沖信號組，然后，再將所選的鯨聲脈沖信號組按Costas編碼方式完成編碼后，發(fā)送給鯨聲放大輸出器放大后，由發(fā)聲傳感器將聲信號發(fā)送出去。2.如權(quán)利要求1所述的利用抹香鯨群聲的主動聲吶跳頻信號產(chǎn)生裝置，其特征是，鯨聲脈沖樣本庫存儲器存儲有:(I)同一種類的鯨群所產(chǎn)生的鯨聲脈沖信號組，且以每個脈沖信號的能量最大值頻率點為依據(jù)時，每組鯨聲脈沖信號滿足Costas編碼的要求；(2)不同種類的鯨群所產(chǎn)生的鯨聲脈沖信號組，且以每個脈沖信號的能量最大值頻率點為依據(jù)時，每組鯨聲脈沖信號滿足Costas編碼的要求。
【文檔編號】G01S7-523GK204287476SQ201420748313
【發(fā)明者】蔣佳佳, 段發(fā)階, 李彥超, 袁建富, 薛俊, 袁文澹, 李宸陽, 黃婷婷, 馬凌 [申請人]天津大學(xué)