在大洋深處如何實現隱蔽通信?天津大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室蔣佳佳等科研人員首次利用抹香鯨原始叫聲作為通信資訊載波,模擬抹香鯨原始叫聲串構造倣生通信信號串,以倣生偽裝策略實現了水下通信資訊隱蔽傳輸。相關研究成果形成的論文《用於水下聲學安全通信的倣生隱身術》近日發表在國際通信領域頂級期刊IEEE通信雜誌上。

      傳統解決水下隱蔽通信的方法主要可歸為兩類:第一類方法是通過改變人造通信信號的參數,如跳頻、跳時等。但這類方法採用的是具有明顯特徵的人造通信信號,很容易被敵方的偵察系統識別與分類,導致其隱蔽性有限;第二類方法是通過降低通信信號的發射功率以增加敵方探測通信信號的難度,即低探測概率,但功率的降低會大大限制通信的距離,無法滿足水下遠距離隱蔽通信的需求。蔣佳佳等提出模倣抹香鯨叫聲串規律的新型倣生偽裝隱蔽水聲通信方法,借用鯨魚“語言”實現深海隱蔽通信,具有偽裝誘騙性強、資訊傳輸高度隱蔽、通信距離遠等特點,在海洋開發以及國防、軍事領域具有廣闊的應用前景。

      通過解碼抹香鯨的“語言”,用於水下通信,為什麼能躲避探測呢?原來,目前國際上普遍應用的水下通信偵察系統,將海洋中鯨、海豚所發出的叫聲均歸為海洋噪聲過濾掉了。蔣佳佳等科研人員在深入研究抹香鯨叫聲的基礎上,綜合多項核心技術,提出一種快速準確的抹香鯨叫聲脈衝摘取方法。基於自相關、互相關和相關性閾值等約束條件,他們從摘取出的叫聲脈衝庫裏篩選出大量滿足時延差通信編碼要求的叫聲脈衝,並根據抹香鯨叫聲串的規律,發展出一種跳組差分時延差通信編解碼方法。由於通過偽裝而不是通過降低通信波的發射功率來實現隱蔽傳輸信號,不用擔心通信資訊被探測和截獲,因此可以通過提高通信波發射功率的方式來解決遠距離隱蔽通信的難題。目前這項技術成果的有效性和偽裝隱蔽性通過湖試實驗和神經網路信號分類器測試,得到了很好的驗證。

      據了解,該技術具備極強擴展性,可擴展至海豚等多種海洋哺乳動物叫聲,廣泛應用於水下潛潛通信、潛基通信、潛艦通信、海上遙控遙測、水下測量、水下局域網互聯、海上平臺和水下設備遙控、水下通信—探測—定位—導航一體化設計等國防和軍事領域。