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

对于一个长度N的一维时间离散信号XN×1，在时域下，XN×1可表示为[xn]，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，si<＝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:yj＝(X,kj),j＝1,2,...M其中，yj是YM×1的一个观测值，kj是ΦM×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'||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：

M×N

输入：随机观测矩阵Φ，Φ∈R ，观测值矩阵Y，信号稀疏度K；

输出：信号X的近似值X^；

o 0 0

①初始化设置残差r＝0，原始信号X＝0，索引集Γ＝Φ，迭代次数n＝0；

0 T n‑1

②求残差和观测矩阵的内积：h＝Φr ；

n

③求h绝对值的最大元素

n n‑1

④更新索引集Γ＝Γ ∪{k}和矩阵⑤用最小二乘法近似求解

n n

⑥更新余量r＝Y‑Φx；

n

⑦判断是否满足迭代截止条件，满足X^＝X，r＝r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)}‑1 ‑1 * *

f(x,y)＝F {F [p(x,y)·ψ(u,v)]·η(x,y)}‑1

其中，f(x,y)为输入信号，p(x,y)为加密信号，F和F 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。