Page 226 - 应用声学2019年第4期

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(2)信息提取 为 300 s，0 ms 时延对应的是直达声波，从中可以得
图6为不同密钥情况下提取信息对比例。 到多途扩展大约为65 ms。从整体上看可知，信道的
脉冲响应稳定时长大约为 5 min，能够胜任密钥产
生的时间要求。
4.2 基于水声信道冲激响应的密钥生成试验
(a) ൤ᆸࠛᨅᖍԩηৌ
换能器 A发送一个带宽13 kHz ∼ 18kHz、时长
为30 ms的LFM信号；换能器B接收到换能器A发
送的 LFM信号后，立即返回一个相同的LFM信号。
(b) ᩲឨࠛᨅᖍԩηৌ
通过对往返LFM信号进行水声信道估计，并依据估
图 6 不同密钥情况下提取信息对比例
计的水声信道生成加密密钥。图8 为信道交互试验
Fig. 6 Comparisons of information extraction un-
数据。
der different key conditions
1.0
由图 6 解密结果可知，即使敌方了解到有重要 0.8 1 2
0.6
信息发送，且知道隐藏算法，由于其不知道密钥，即
0.4
使通信方也只知道算法不知道实时的密码，其只与 0.2
通信节点间的水声传输信道相关，更具安全性。 ࣨϙ 0
-0.2
-0.4
4 试验结果 -0.6
-0.8
项目组在厦门五缘湾水域对基于水声信道估 -1.0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
计的密钥生成技术进行验证试验。五缘湾水深6 m， ௑ᫎ/s
换能器置于水下3 m，相距60 m。 图 8 信道交互试验数据

4.1 水声信道冲激响应稳定性验证 Fig. 8 Channel interaction test data
图7为水声信道冲激响应稳定性试验结果。
通过对两次信道交互数据(如图8所示)进行匹
图 7 为节点位于水下 3 m、相距 60 m，带宽
配相关处理，获取水声信道估计；接下来通过设定有
13 kHz ∼18 kHz，时长为30 ms的LFM信号在厦门
效多途区分间隔 (20 ms)、有效多途幅值门限 (最大
五缘湾水域的传输处理结果。当将处理结果根据时
值的十分之一) 和预设有效多途数量 (6) 来得到简
间叠堆在一起的时候，信道脉冲响应时间跨度大约
化的水声估计信道，如图 9所示；通过控制幅度分级
冗余量 (0.3) 和时延分级冗余量 (0.1) 来生成加密密
0 1.0
0.9 钥，结果如表7所示。
50
0.8 从表 7 可知，使用基于信道估计的密钥生成技
0.7
100 术能够生成匹配加密密钥，为安全保密的水声通信
0.6
௑ᫎ/s 150 0.5 提供一种可行的密钥生成技术。
0.4
200 表 7 基于信道交互数据生成密钥
0.3
0.2 Table 7 Generating keys based on channel
250
0.1 interactive data
0 50 100 150
η᥋௑ण/ms 信道交互次序 A→B B→A
图 7 水声信道冲激响应稳定性试验结果 1 4a1c1f 4a1c1f
Fig. 7 Test results of impulse response stability 2 4a1d1f 4a1d1f
of underwater acoustic channel