数字水印技术在水声对抗领域的应用研究

摘要

数字水印技术即将水印嵌入在宿主数据中，且对水印本身之外的宿主数据没有影响，并形成一种可鉴别的模式。若将数字水印技术应用在充斥着大量的水声信号的复杂海洋环境中，会对水下通信，水下探测等一系列的水下活动带来极大的便利。近年来，数字信号处理也存在多种方式，其中离散余弦变换(Discrete Cosine Transform)技术，其具有能量集中的特性。分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform)具有良好的时频特性，利用这些信号处理方式，对提高检测精度有重要的作用。因此本文均是基于这两种处理方式对水印的产生、水印的嵌入进行探究，在所嵌入的数字水印序列的选取上也尽量选取自相关特性较好的序列，本文水印序列的产生，利用扩频技术对其进行扩展和高斯序列两种方式。
　　本文结合数字水印技术和数字信号处理技术，首先提出基于DCT的声呐探测信号的鉴别方法，针对水下声对抗信号的鉴别问题提出了一种在时频系数中嵌入水印的鉴别方法，结合二维 DCT的酉矩阵特性改变水印嵌入位置和水印个数进行仿真分析测试，仿真结果表明所提出的方法在不影响信号本身性能的基础上能够实现最佳的嵌入方式以达到较优的检测性能，检测精度得到进一步的提高。其次是针对提高检测精度的问题。结合数字水印技术，利用FRFT具有良好的时频特性，由此提出了一种基于分数阶傅里叶变换的声呐水印方法，嵌入的数字水印分布在声呐信号的分数阶傅立叶变换域，利用声呐信号在分数阶傅里叶变换的系数特性，选择合适的水印位置,利用嵌入前与嵌入后信号的特性自适应设定水印检测阈值，实现对声呐信号的鉴别。通过仿真分析验证了该方法的可行性，在仿真结果中示出该方法在保证具有较高的分辨力，以及较大的水印容量同时提高了检测精度。对两种方法在声呐探测信号检测的过程中，针对水印嵌入位置，水印嵌入个数以及水印嵌入容量，水印嵌入相关参数改变等方面对检测效率的影响进行分析。结果表明所提出的方法，水印安全性能较高，基于DCT的数字水印嵌入方式可以得出最佳的嵌入策略，基于FRFT的数字水印嵌入方式则是得出较优的水印容量，并且安全性也在保障之下。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 课题研究现状和发展趋势

1.3本文内容及结构安排

1.4本章小结

第2章 声呐技术理论概述

2.1声呐模型和方程

2.2常用声呐探测信号特征分析

2.3声呐信号的接收机及其检测

2.4 声呐信号的检测

2.5 本章小结

第3章 水下声信道的数字水印模型

3.1水声信道模型

3.2数字水印模型

3.3水下声信道的水印框架

3.4本章小结

第4章 基于DCT的声呐探测水印技术方法研究

4.1基于分块DCT嵌入方法的框架

4.2信号预处理

4.3水印算法

4.4水印检测

4.5实验与结果分析

4.6本章小结

第5章 基于FRFT的声呐探测信号鉴别方法

5.1 FRFT理论基础

5.2数字水印嵌入框架

5.3仿真分析

5.4本章小结

总结和展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢