1.一种面向多协同监测水声隐蔽通信的发射功率优化方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)估计在发送节点发送预设符号时,各监听节点监听到的接收信号,其中,所接收信号估计时考虑发送节点与监听节点之间的多径路径干扰,且监听节点处噪声服从α稳定分布;
(2)根据各监听节点监听到的接收信号,计算各监听节点采用EM算法观测到的发送节点发送预设符号时的发射功率;
(3)根据各监听节点观测到的发射功率,计算各监听节点针对接收信号的判决统计量;
(4)按照环境‑融合策略对应关系,选择与所处的水声隐蔽通信环境对应的融合策略,对各监听节点的判决统计量进行融合,得到多监听节点协同监测的联合判决统计量;
(5)判断联合判决统计量是否满足预设条件,若是,则执行步骤(6);
(6)建立发射功率优化模型,所述发射功率优化模型以多监听节点协同监测的联合误检率最低为目标,以总通信吞吐率大于或等于预设阈值为约束条件,以发射功率为决策变量,发射功率在每个通信时隙中进行扰动控制;
(7)求解所述发射功率优化模型,得到最优发射功率;
步骤(3)中所述判决统计量的计算表达式为:,
,
式中, 为监听节点m的判决统计量, 为监听节点m的检测统计量, 表示监听节点m处的噪声功率, 为多径干扰功率, 为监听节点m观测到的发射功率, 为主路径增益, 表示水声路径损耗因子, 表示监听节点m监听到的接收信号,N表示统计符号总数,为检测阶数,满足 ,α为监听节点处噪声服从的α稳定分布的特征指数;
步骤(4)具体包括:
(4.1)获取环境‑融合策略对应关系,所述环境‑融合策略对应关系具体为:当水声隐蔽通信环境为节点信道状态异质时,选择加权融合策略;
当水声隐蔽通信环境为局部检测能力差异显著时,选择最大值融合策略;
当水声隐蔽通信环境为低通信环境时,选择多数投票策略;
(4.2)按照环境‑融合策略对应关系,选择与所处的水声隐蔽通信环境对应的融合策略;
(4.3)采用选择的融合策略对各监听节点的判决统计量进行融合,得到多监听节点协同监测的联合判决统计量:当选择的是加权融合策略时,联合判决统计量为:,
式中, 为联合判决统计量, 为监听节点m的权重, 为监听节点m的判决统计量,M为监听节点的数量;
当选择的是最大值融合策略时,联合判决统计量为:,
当选择的是多数投票策略时,联合判决统计量为:,
式中, 表示指示函数,当括号内条件成立时其值为1,否则为0, 为监听节点m处的判决门限。
2.根据权利要求1所述的面向多协同监测水声隐蔽通信的发射功率优化方法,其特征在于,步骤(1)中所述监听节点监听到的接收信号具体为:,
式中, 表示监听节点m针对符号 监听到的接收信号, 表示主路径增益,表示第k条多径路径的增益, 表示发送节点发送的第i个符号, 表示第k多径路径相对主路径的时延,K表示路径数量, 表示监听节点m处的噪声, 服从 稳定分布。
3.根据权利要求1所述的面向多协同监测水声隐蔽通信的发射功率优化方法,其特征在于:步骤(2)具体包括:(2.1)对于每个监听节点m,设置初始发射功率估计为 ,迭代次数s=1;
(2.2)在第s次迭代中,根据上次估计的发射功率 ,计算观测值的后验概率,构造期望函数:,
其中,z为隐变量, , 为期望函数, 表示发射功率变量, 表示概率函数, = 表示监听节点m的接收信号;表示期望函数;
(2.3)以构造的期望函数的值最大化为目标,求解本次迭代时发射功率 的值:,
(2.4)若满足 , 为阈值,则将 作为监听节点m观测到的发射功率输出;否则s=s+1,返回执行步骤(2.2)。
4.根据权利要求1所述的面向多协同监测水声隐蔽通信的发射功率优化方法,其特征在于:所述多径干扰功率的计算表达式为:,
式中, 表示第k条多径路径的增益,K表示多径路径数量;
所述水声路径损耗因子的计算表达式为:
,
,
式中, 为通信距离为l、信号频率为f时的传输能量损耗, 表示水下传播衰减系数,为归一化参考距离, 为吸收损耗系数。
5.根据权利要求1所述的面向多协同监测水声隐蔽通信的发射功率优化方法,其特征在于:当选择的融合策略为加权融合策略或最大值融合策略时,所述预设条件为, 为阈值;当选择的融合策略为多数投票策略时,所述预设条件为 ,M为监听节点数量。
6.根据权利要求1所述的面向多协同监测水声隐蔽通信的发射功率优化方法,其特征在于:所述发射功率优化模型具体为:,
,
,
,
,
式中, 表示发送节点在t时隙的发射功率, 表示T个时隙内所有监听节点的联合误检率,M表示监听节点数量, 表示T个时隙内监听节点m的平均误检率, 是高斯Q函数, 表示监听节点m在t时隙观测到的发射功率, 表示统计量差值, 为主路径增益,表示水声路径损耗因子,为检测阶数,N为统计的符号数量, 表示监听节点m处的噪声功率, 为监听节点m的判决门限, 表示多径干扰功率, 表示扰动变量,表示扰动后的功率估计分布密度函数, 表示在 下第 个时隙下的通信吞吐率。
7.一种计算机程序产品,包括计算机程序/指令,其特征在于:所述计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1‑6中任一项所述的方法。
8.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于:所述处理器执行所述计算机程序以实现如权利要求1‑6中任一项所述的方法。