CN107332664B

CN107332664B - 一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统

Info

Publication number: CN107332664B
Application number: CN201710540594.9A
Authority: CN
Inventors: 黄清华; 苗永春
Original assignee: Xiamen Soundfounder Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Soundfounder Technology Co ltd
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2037-07-05
Also published as: CN107332664A

Abstract

本发明公开了一种双层防护机制的隐蔽水声通信技术，该技术包括多重加密防护模块、双序列波形设计防护模块和水声变换域通信模块；采用多重加密防护模块实现待发送信息内容的加密隐蔽，双序列波形设计防护模块利用加密隐蔽后的信息生成与其对应的验证信息，并分别将隐蔽信息和验证信息嵌入到载体信号的两个子信号序列，重构双序列波形，然后通过水声变换域通信模块完成信息的发送和接收。本发明既能够获得高鲁棒性的隐蔽信息加密，抵御较强的攻击，又能够在任意载体信号提高隐蔽信息通信量，保持通信信息的透明性。

Description

一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统

技术领域

本发明涉及海洋军事隐蔽通信应用领域，特别涉及水声的隐蔽通信应用，属于海洋无线通信技术范畴。

背景技术

水声隐蔽通信在水下军事活动的远程遥控中和海洋安全监控中都有广泛应用，可以为海洋环境监测、海洋资源探测、水下目标探测、海洋科研等提供多种服务。随着海洋开发和水声通信技术的发展，水声通信存在多种不安全性的因素，让敌方有从海洋入侵的可乘之机，不利于我国海洋军事活动，新的军事形势下对水声隐蔽通信提出可更高的要求。

目前，军事潜艇作战和反潜作战、水雷战和反水雷战等水声通信广泛使用隐蔽通信。美国海军研究所和水下作战中心对水声隐蔽通信做了很多研究，其中，美国麻省理工学院构成一款水声通信网络，AquaNodes；Woods Hole海洋研究所利用DSP技术，研制一种水声通信调制解调器，ATM850；日本的冲绳电器公司开发一台具有水声隐蔽通信功能的水下机器人。一些西方发达国家在声呐研究领域中，引入低截获技术，设计一种隐蔽的主动自导系统。在主动声自导机制下，实现了鱼雷隐蔽攻击。这种低截获技术主要利用带宽、扩频机制、伪随机信号和仿真序列等技术手段设计主动隐蔽性信号的波形。国内学者从我国军事需求出发，初步研究了低截获声呐、鱼雷隐蔽探测等方面。2009年，海洋工程大学分析了鱼雷隐蔽性，研究低截获声呐信号的特征；2014年西北工业大学实验室采用Costas编码技术设计了低截获声呐波形。现阶段研究和设计的声呐信号主要包括线性调频信号(LineFrequency Modulation，LFM)、编码调相脉冲(Pulse Code Modulation，PCM)、伪随机信号(Pseudo-Random，PR)、双曲调频信号(Hyperbolic Frequency Modulation，HFM)、脉间调制信号(Interpulse Modulated signal，IM)、仿生序列(Bionic Sequence，BS)等。这些技术一定程度上保证了水下通信的隐蔽性，保证通信信息的安全性。

然而，传统的隐蔽通信技术降低通信机发射功率达到隐蔽通信目的，由于受水声信道影响，限制了隐蔽通信距离。另外，低信噪比水声隐蔽通信技术，可以通过多次积分方法检测出通信信号存在，测量目标的距离方位，对于高隐蔽性的军事活动，此状况是不允许的。尤其，当特殊紧急的军事中，对于意外环境干扰篡改的信息，即便提取到隐蔽信息，也难以决策信息内容的正确性。

发明内容

本发明的目的在于克服在隐蔽通信中降低信噪比时导致通信距离短、隐蔽信息受海域复杂环境的干扰而无法确定信息内容是否被篡改或破坏、载体信号源的信息嵌入量低等缺陷，而提供一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，既能够获得高鲁棒性的隐蔽信息加密，抵御较强的攻击，又能够在任意载体信号提高隐蔽信息通信量，保持通信信息的透明性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，包括多重加密防护模块、双序列波形设计防护模块和水声变换域通信模块；采用多重加密防护模块实现待发送信息内容的加密隐蔽，双序列波形设计防护模块利用加密隐蔽后的信息生成与其对应的验证信息，并分别将隐蔽信息和验证信息嵌入到载体信号的两个子信号序列，重构双序列波形，然后通过水声变换域通信模块完成信息的发送和接收。

优选地，多重加密防护模块实现发送信息内容的加密隐蔽具体为：待发送信息通过压缩感知模块进行加密，选择随机测量矩阵作为隐蔽信息的一次加密密钥，将加密信息分成多个信息片，采用Arnold变换置乱每一个信息片，通过双随机相位编码得到多重加密信号。

优选地，多重加密防护模块的解密编码过程和加密编码过程相逆。

优选地，双序列波形设计防护模块工作机制为：采用子采样方法将载体信号分为相同的两个子信号，利用生成的子信号和隐蔽信息，通过离散分数随机变换方法生成隐蔽信息对应的验证信息，将隐蔽信息和验证信息分别嵌入到两子信号的离散余弦变换域和压缩感知域中，采用重构方法将两子信号重组得到双序列波形。

优选地，水声变换域通信模块包括发送端和接收端，发送端包括水声环境采样器、门限剔除与谱估计模块、幅度调整模块、变换域变换模块、波形基函数存储模块、数据调制模块，接收端包括共轭计算模块、相关接收模块、判决输出模块。

优选地，发送端通过水声环境采样器对通信工作频带的水声环境采样；输入门限剔除与谱估计模块计算功率谱密度、估计和定位存在的干扰频段，比较估计的水声信号功率谱密度与设置的门限值，剔除整个通信频带中已被干扰部分，将剩余信号用于通信传输，产生基本波形的频率分量后，选择相位值进行频谱相位编码；幅度调整模块对频谱分量进行调整，保证每次发送信号的能量相等，不受频率分量的多少干扰；调整后的频率分量通过变换域变换模块变换得到时域下波形基本函数，包含所有的频率分量；波形基函数存储模块进行存储；数据调制模块将变换后的波形信号和待发送的数据进行调制，并将信号发射出去。

优选地，接收端对接收到的双序列波形进行子采样得到两个载体信号，分别提取出隐蔽信息和验证信息，并用验证信息校验隐蔽信息是否被攻击篡改，如果隐蔽信息被篡改，可以通过验证信息进行误码定位和校正，验证信息则通过自身生成的逆过程判断是否受损或丢失。

优选地，隐蔽信息和验证信息的提取具体步骤如下：对于载体信号用相应的子采样算法，将双序列波形信号划分出两个载体子信号；对两个载体子信号进行离散余弦变换，计算出离散余弦变换系数矩阵；从离散余弦变换系数矩阵提取出对应的隐蔽信息和验证信息。

本发明的有益效果是：

一、本发明实现一层多重加密防护机制，选择随机测量矩阵作为隐蔽信息的一次加密密钥，将加密信息分成多个信息片，采用Arnold变换置乱每一个信息片，实现双随机相位编码，保证了重要信息的自身安全性，避免信息内容被盗取。即使信息被敌方截获，在没有正确的秘钥下，依然无法破解隐蔽通信中传递的信息内容。

二、实现一层双序列波形设计，采用两种相同的子信号，分别同时在离散余弦变换域和压缩感知域中嵌入加密和验证信息，并将双载体信号重构，保证隐蔽加密信息和其对应的验证信息同步发送，载体信号本质上可以选用任意信号，为了确保隐蔽通信的鲁棒性和更远通信距离一般选择海洋生物信号(如：鲸鱼、海豚)，保证信息发送的透明性和远距离传输。同时，双层防护机制的水声隐蔽通信，采用验证信息对发送的隐蔽信息进行校正，既能够获得高鲁棒性的隐蔽信息加密，抵御较强的攻击，又能够在任意载体信号提高隐蔽信息通信量。

附图说明

图1是本发明一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统的整体框架图；

图2是本发明一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统的多重加密示意图图；

图3是本发明一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统的双序列波形设计示意图；

图4是本发明一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统的水声变换域通信示意图；

图5是本发明一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统的生成验证信息示意图；

图6是本发明一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统的信息提取示意图；

图7是本发明一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统的信息校验示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1、2、3和4，本发明主要集成一层多重加密防护模块、一层双序列波形设计防护模块和水声变换域通信模块的水声隐蔽通信技术，采用多重加密防护实现发送信息内容的加密，利用加密后的信息生成与其对应的验证信息，并分别将隐蔽信息和验证信息嵌入到载体信号的两个子信号序列上，重构双序列波形，通过变换域通信完成信息的发送和接收。

多重加密防护模块：原始信号通过压缩感知模块进行加密，选择随机测量矩阵，作为密钥1；将一次加密的信息分为多个信息片元，采用Arnold变换置乱每一个信息片元；将Arnold变换次数作为密钥2，进行二次加密；将置乱的信号进行双随机相位编码，获得多重加密的信息；编码过程中，密钥3和密钥4分别来自两个相位对应的无理数序列。解码过程与加密编码过程相逆，接收端从信道接收相关的融合信号，提取出多重加密的信息，用密钥4和密钥3通过双随机相位解码，此过程进行对应的两次逆傅里叶变换；用密钥2通过Arnold反变换，再通过正交匹配编码技术获取解密信息。

双序列波形设计防护模块：采用子采样方法将载体信号分为相同的两个子信号。利用生成的子信号和隐蔽信息，通过离散分数随机变换方法生成隐蔽信息对应的验证信息。将预备的隐蔽信息和验证信息，分别嵌入到两子信号的离散余弦变换域和压缩感知域中，采用重构方法，将两子信号重组，得到双序列波形。为了保证信息的透明性，波形设计的基函数在嵌入信息后，并不改变原载体信号的波形。

水声变换域通信模块：发射端，一个采样器对通信工作频带的水声环境采样，并输入谱估计器，计算功率谱密度，估计和定位存在的干扰频段；比较估计的水声信号功率谱密度与设置的门限值，剔除整个通信频带中已被干扰部分，将那些“干净”的信号用于通信传输；产生基本波形的频率分量后，选择相位值进行频谱相位编码；对频谱分量进行调整，保证每次发送信号的能量相等，不受频率分量的多少干扰；调整后的频率分量进行变换域变换得到水声波形的基本函数，包含所有的频率分量；并将变换后的波形信号和待发送的数据进行调制，并将信号发射出去。接收端，进行相关接收，判决输出接收到的隐蔽信息，并验证和解密获得信息内容。

具体为以下四个方面：

一、多重加密

请参考图2，原始信号通过压缩感知模块进行加密，应用压缩感知重要前提是信号的稀疏处理。

(1)信号稀疏表示

对于一个长度N的一维时间离散信号X_N×1，在时域下，X_N×1可表示为[x_n]，n＝1,2....,N，在Ψ域下，任何信号都可以表示为一组标准正交基

的线性组合，信号X用一组基矩阵

表示为：

或X＝ΨS

其中，加权系数S为N×1的列向量，s_i<＝X，

信号X和S为一个信号的等价表示，S是信号X在Ψ域的表示，如果S存在K个非零的系数，那么由基向量线性组合的信号X就是K-稀疏的；

设随机观测矩阵为Φ，通过观测，得到信号X的M个观测值为:

y_j＝(X,k_j),j＝1,2,...M

其中，y_j是Y_M×1的一个观测值，k_j是Φ_M×N的列向量，观测值矩阵为：

Y＝ΦX＝ΦΨS＝ΩS

其中，Ω＝ΦΨ是M×N的矩阵；

(2)随机测量矩阵观测

设定随机观测矩阵Φ应满足等距特性的约束条件，应满足：

(3)信号的重构

K-稀疏的信号X通过稀疏变换和随机观测后，采用求解范数法对原始信号重构，即：

S^＝arg min||S′||₀ s.t.ΩS′＝Y

在求解过程中，采用最小1范数来求解，即：

S^＝arg min||S′||₁ s.t.ΩS′＝Y

此时，用M≥cKlog(N/K)求解K-稀疏信号的凸优化问题转为线性规划问题；

兼顾水声信号特性和重构精度，选择贪婪追踪算法中的正交匹配追踪算法，具体步骤如下：

输入：随机观测矩阵Φ，Φ∈R^M×N，观测值矩阵Y，信号稀疏度K；

输出：信号X的近似值X^；

①初始化设置残差r°＝0，原始信号X0＝0，索引集Γ⁰＝Φ，迭代次数n＝0；

②求残差和观测矩阵的内积：h⁰＝Φ^Tr^n-1；

③求hⁿ绝对值的最大元素

④更新索引集Γⁿ＝F^n-1U{k}和矩阵

⑤用最小二乘法近似求解

⑥更新余量rⁿ＝Y-Φxⁿ；

⑦判断是否满足迭代截止条件，满足X^＝X，r＝rⁿ或满足迭代次数n＝M，则输出X^，不满足则返回到第②步，继续执行；

(4)双随机相位编码

在双随机相位编码的加密过程中，加密密钥关键的部分是两个随机相位板RPM1和RPM2，定义为：

η(x，y)＝exp[i2πη₀(x，y)]

Ψ(u，v)＝exp[i2πΨ₀(u，v)]

其中，(x，y)和(u，v)表示时域和频域的坐标，η(x，y)和Ψ(u，v)表示时域和频域的随机相位函数，拟合于[0，1]区间上的均匀概率分布，对输入的信号产生0～2π的随机相位延迟；

双随机相位编码的加密过程，形式化表示为：

p(x，y)＝F{F[f(x，y)·η(x，y)]·Ψ(u，v)}

f(x，y)＝F^-1{F^-1[p(x，y)·ψ^*(u，v)]·η^*(x，y)}

其中，f(x，y)为输入信号，p(x，y)为加密信号，F和F^-1为傅里叶变换和逆傅里叶变换，“*”指共轭计算符号。

二、双序列波形设计

请参考图3和5，双序列波形设计对载体信号进行采样，得到相同的两部分子信号，利用离散余弦变换(DCT)求子信号的离散余弦变换系数矩阵，作为压缩感知域的稀疏基，分别嵌入隐蔽信息和验证信息。

请参考图5，验证信息生成的具体过程如下：

(1)信息分帧：假设原始水声信号S＝{x(n)|1≤n≤L}，每一帧采样点个数为N，信号被分成N_f帧；

(2)小波包分解：选择适合水声信号的小波基，分别对每一帧进行三级小波包分解，得到非等宽子带的小波包系数为f_b(j)，j＝1，2，...，nb，nb为子带b中小波包个数；

(3)根据离散分数随机变换(DFRNT)的核矩阵原理，生成DFRNT核矩阵，并对分解的小波包进行DFRNT变换，计算对应的DFRNT系数矩阵；

(4)将加密后的隐蔽信息嵌入到系数矩阵，得到信息的小波包集合，生成载入隐蔽信息的信号；

(5)采用DCT分解，计算DCT系数矩阵，用观测矩阵作为密钥，计算观测值，生成验证信息序列。

请参考图3，将生成的验证信息和加密处理后的隐蔽信息，生成一个待发射的双序列波形，具体过程如下：

(1)用子采样算法对载体I信号进行下采样，得到两个相同部分的子信号I₁和I₂；

(2)分别对子信号I₁和I₂进行离散余弦变换(DCT)，得到对应的离散余弦变换(DCT)系数矩阵X₁和X₂；

(3)将隐蔽信息嵌入到子信号I₁的DCT域，将验证信息嵌入到子信号I₂的DCT域；

根据压缩感知原理，通过修改相同位置的测量值大小，在系数矩阵X₁嵌入隐蔽信息为W₁，在系数矩阵X₂嵌入隐蔽信息为W₂。

(4)最后，将嵌入信息后的两个子信号I₁’和I₂’重新组合成双序列波形的载体信号I’。

本发明中载体信号可以为任意信号。对于复杂的海域环境，为了兼顾信号传输距离和信号的透明性，最佳的载体信号一般为海洋生物声信号，如：鲸鱼、海豚等。

三、水声变换域通信

请参考图1和4，水声变换域通信的发送端和接收端，分别由水声环境采样器、门限剔除与谱估计、幅度调整、变换域变换等模块组成。

水声环境频谱探测与估计：在发送端，采用采样器对通信工作频带的水声环境采样，用于估计水声环境谱。通过计算水声环境采样的功率谱密度，估计和定位出干扰频段。

门限判决与谱估计：预先设置的门限值与计算得到的功率谱密度值相比较，确定整个水声环境通信频带中哪些部分受到干扰，哪些部分无干扰，可用于水声信号传输。然后，大于门限值的频带谱值，设置为0，不大于门限值的频带谱值，设置为1，构造一个理想的0和1矩形谱向量。

幅度调整：为了实现发送端和接收端的信息可靠检测和估计，用线性反馈移位寄存器产生相位值序列，分配给门限处理得到的基本波形频率分量，对频谱相位进行编码。无论采用多少频率分量，通过幅度调整，保证发射信号的能量谱相同。

变换域变换：得到频域下的波形基函数，经过逆傅里叶变换可以得到时域下的基函数。为了确保基函数的时域类似海洋环境噪声波形，采用相位随机分布的多个子载波进行叠加。最后，数据调制到基函数上，并将信号发射出去。

四、信号提取和验证

请参考图6和7，接收端，接收到相关的信号后，需要从载体信号中，将隐蔽信息和验证信息提取出来，并用验证信息校验接收到的隐蔽信息是否被篡改。

信息提取的具体步骤如下：

(1)对于载体信号I’，用相应的子采样算法，将双序列波形信号划分出两个载体子信号I₁’和I₂’；

(2)对子信号I₁’和I₂’进行DCT变换，计算出DCT系数矩阵X₁’和X₂’；

(3)从X₁’和X₂’提取出对应的隐蔽信息和验证信息。

对于提取到的信息，验证信息可以通过自身生成的逆过程判断是否受损或丢失。请参考图7，重要的隐蔽信息需要用验证信息进行检测是否遭受篡改，以及所受篡改位置定位，能够在一定程度上恢复被篡改后的信息内容。具体检验过程如下：

(1)对待检测的隐蔽信息和验证信号分别进行分帧，分别求得三级小波包分解集合R_i和R_i’；

(2)对R_i和R_i’进行DFRNT变换，求得对应的DFRNT系数矩阵Y₁’和Y₂’，利用核矩阵密钥中保存的观测矩阵V，对每一个系数矩阵Y₁’和Y₂’进行压缩感知测量，计算得到一组观测值向量V_i’；

(3)观测值向量按照对应小波包的顺序，与保存在观测矩阵V中的测量向量V_i对比。如果两个向量的不同，那么隐蔽信息遭受了篡改攻击；

(4)如果信号某个位置或某几个位置遭受篡改，可以根据观测矩阵V与篡改位置对应的观测向量V_t，采用重构算法，对遭受篡改的内容进行压缩感知恢复。

本发明的有益效果是：

对于本发明的变换处理部分，不仅仅局限于实施部分的DCT变换或者小波变换，还包括所有的FFT变换等所有类型的变换域变换，环境感知部分，除了FFT域、DCT域、小波域等，还包括所有的变换域方法。

本发明同时保护所有基于变换域的简单或者复杂，或者加入信号处理模块：如交织、白化、编码等操作的所有信号处理的全部或者部分操作的系统变换，基于变换域的环境探测生成序列的方法，都在本专利的保护范围内。同时本发明不仅仅局限于水声领域，其无线领域同样受到保护。其区别仅仅是天线的形式发生了改变，其技术的本质并未发生改变。

以上内容是具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施值局限于这些说明，对于本发明所属技术领域和技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，其特征在于，包括多重加密防护模块、双序列波形设计防护模块和水声变换域通信模块；采用多重加密防护模块实现待发送信息内容的加密隐蔽，双序列波形设计防护模块利用加密隐蔽后的信息生成与其对应的验证信息，并分别将隐蔽信息和验证信息嵌入到载体信号的两个子信号序列，重构双序列波形，然后通过水声变换域通信模块完成信息的发送和接收；

所述多重加密防护模块实现发送信息内容的加密隐蔽为，待发送信息通过压缩感知模块进行加密，选择随机测量矩阵作为隐蔽信息的一次加密密钥，将加密信息分成多个信息片，采用Arnold变换置乱每一个信息片，通过4f双随机相位编码得到多重加密信号，具体为：

(1)信号稀疏表示

的线性组合，信号X用一组基矩阵

表示为：

或X＝ΨS

其中，加权系数S为N×1的列向量，s_i<＝X，

设随机观测矩阵为Φ，通过观测，得到信号X的M个观测值为:

y_j＝(X,k_j),j＝1,2,...M

Y＝ΦX＝ΦΨS＝ΩS

其中，Ω＝ΦΨ是M×N的矩阵；

(2)随机测量矩阵观测

设定随机观测矩阵Φ应满足等距特性的约束条件，应满足：

(3)信号的重构

S^＝arg min||S'||₀s.t.ΩS'＝Y

在求解过程中，采用最小1范数来求解，即：

S^＝arg min||S'||₁s.t.ΩS'＝Y

输出：信号X的近似值X^；

①初始化设置残差r^o＝0，原始信号X⁰＝0，索引集Γ⁰＝Φ，迭代次数n＝0；

②求残差和观测矩阵的内积：h⁰＝Φ^Tr^n-1；

③求hⁿ绝对值的最大元素

④更新索引集Γⁿ＝Γ^n-1∪{k}和矩阵

⑤用最小二乘法近似求解

⑥更新余量rⁿ＝Y-Φxⁿ；

(4)双随机相位编码

η(x,y)＝exp[i2πη₀(x,y)]

Ψ(u,v)＝exp[i2πΨ₀(u,v)]

其中，(x,y)和(u,v)表示时域和频域的坐标，η(x,y)和Ψ(u,v)表示时域和频域的随机相位函数，拟合于[0,1]区间上的均匀概率分布，对输入的信号产生0～2π的随机相位延迟；

双随机相位编码的加密过程，形式化表示为：

p(x,y)＝F{F[f(x,y)·η(x,y)]·Ψ(u,v)}

f(x,y)＝F^-1{F^-1[p(x,y)·ψ^*(u,v)]·η^*(x,y)}

其中，f(x,y)为输入信号，p(x,y)为加密信号，F和F^-1为傅里叶变换和逆傅里叶变换，“*”指共轭计算符号。

2.如权利要求1所述的一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，其特征在于，多重加密防护模块的解密编码过程和加密编码过程相逆。

3.如权利要求2所述的一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，其特征在于，双序列波形设计防护模块工作机制为：采用子采样方法将载体信号分为相同的两个子信号，利用生成的子信号和隐蔽信息，通过离散分数随机变换方法生成隐蔽信息对应的验证信息，将隐蔽信息和验证信息分别嵌入到两子信号的离散余弦变换域和压缩感知域中，采用重构方法将两子信号重组得到双序列波形。

4.如权利要求3所述的一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，其特征在于，水声变换域通信模块包括发送端和接收端，发送端包括水声环境采样器、门限剔除与谱估计模块、幅度调整模块、变换域变换模块、波形基函数存储模块、和数据调制模块，接收端包括共轭计算模块、相关接收模块、和判决输出模块。

5.如权利要求4所述的一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，其特征在于，发送端通过水声环境采样器对通信工作频带的水声环境采样；输入门限剔除与谱估计模块计算功率谱密度、估计和定位存在的干扰频段，比较估计的水声信号功率谱密度与设置的门限值，剔除整个通信频带中已被干扰部分，将剩余信号用于通信传输，产生基本波形的频率分量后，选择相位值进行频谱相位编码；幅度调整模块对频谱分量进行调整，保证每次发送信号的能量相等，不受频率分量的多少干扰；调整后的频率分量通过变换域变换模块变换得到时域下波形基本函数，包含所有的频率分量；波形基函数存储模块进行存储；数据调制模块将变换后的波形信号和待发送的数据进行调制，并将信号发射出去。

6.如权利要求5所述的一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，其特征在于，接收端对接收到的双序列波形进行子采样得到两个载体信号，分别提取出隐蔽信息和验证信息，并用验证信息校验隐蔽信息是否被攻击篡改，如果隐蔽信息被篡改，可以通过验证信息进行误码定位和校正，验证信息则通过自身生成的逆过程判断是否受损或丢失。

7.如权利要求6所述的一种双层防护机制的隐蔽水声通信系统，其特征在于，隐蔽信息和验证信息的提取具体步骤如下：对于载体信号用相应的子采样算法，将双序列波形信号划分出两个载体子信号；对两个载体子信号进行离散余弦变换，计算出离散余弦变换系数矩阵；从离散余弦变换系数矩阵提取出对应的隐蔽信息和验证信息。