7,定义同表1，序列长度为127,时间长度为 127ms。第二类信标信号记为prbs9,采用9次的生成多项式，序列长度511，时间长度511ms， 基本上是第一类信标信号的4倍。仿真环境和参数基本同表1，噪声系数〇为0.005,对两类信 标信号分别进行实验，实验重复3000次，结果如图10所示。
[0089]图10中，信标信号prbs9明显优于prbs7，prbs9在嵌入的信标信号的强度α为0.035 时已经基本可用，而prbs7则需要嵌入的信标信号的强度α达到0.06时才基本可用。尽管 prbs7和prbs9的平均功率是相同的，但后者具有更强的时长，因此总能量要高于前者，且其 自相关函数的峰值更明显，因此更容易检测和获得更为精确的检测结果，但是所付出的代 价是由于数字水印的能量增加了，因而更容易被用户察觉。实际上，在相同的能量条件下， 两者的效果是大体类似的。
[0090] 本发明实施例中，最后，分析载体音频的类型对检测性能的影响，例如，考虑三类 载体音频信号，将第一类载体音频信号记为music，定义同表3-1，为乐器独奏;将第二类载 体音频信号记为song，采用歌曲《雪绒花》的片段，包括人声和背景演奏;将第三类载体音频 信号记为news，采用CNN新闻的片段，仅包括人声。三类均选择典型的片段，平均功率调节为 0.01，片段长度均为10秒，调节后的载体音频信号song和news的示意图分别如图11和图12 所示。图11中，以新闻为主的载体音频信号具有明显的间歇性特征，这接近于室内的人声广 播信号，与音乐和歌曲等连续的信号不同。
[0091] 本发明实施例中，仿真环境和参数基本同表1，噪声系数0为〇 . 005，对三类载体音 频信号分别进行实验，实验重复3000次，结果如图13所示。
[0092] 如图13所示，不同的载体音频信号对检测性能有较大影响，具体依赖于载体音频 信号的时域频域特征以及信标信号的时域频域特征，在本例的实验中，混合人声和音乐的 歌曲音频更易于嵌入和检测数字水印，而单纯的人声和音乐在数字水印检测方面的性能较 差。
[0093] 同时，注意到在嵌入数字水印的强度不足以检测时，检测误差与嵌入的信标信号 的强度之间存在复杂的关联，并非随着嵌入强度的增加一定下降。在精度达到0.01秒，相当 于3.4m的测距误差的范围内，数字水印的嵌入强度才是有意义的。
[0094] 实施例二
[0095] 本发明还提供一种基于隐藏信道的可闻声定位系统的【具体实施方式】，由于本发明 提供的基于隐藏信道的可闻声定位系统与前述基于隐藏信道的可闻声定位方法的具体实 施方式相对应，该基于隐藏信道的可闻声定位系统可以通过执行上述方法【具体实施方式】中 的流程步骤来实现本发明的目的，因此上述基于隐藏信道的可闻声定位方法【具体实施方式】 中的解释说明，也适用于本发明提供的基于隐藏信道的可闻声定位系统的【具体实施方式】， 在本发明以下的【具体实施方式】中将不再赘述。
[0096] 本发明实施例还提供一种基于隐藏信道的可闻声定位系统，包括：
[0097] 叠加单元，用于将信标信号和原始载体音频信号进行叠加，生成嵌入信标信号的 载体音频信号；
[0098] 判定单元，用于在接收端接收嵌入信标信号的载体音频信号，并根据接收信号和 信标信号的互相关函数，判定接收信号中是否存在信标信号；
[0099] 确定单元，用于若所述接收信号中存在信标信号，则确定所述信标信号的出现时 刻。
[0100] 本发明实施例所述的基于隐藏信道的可闻声定位系统，通过将信标信号和原始载 体音频信号进行叠加，生成嵌入信标信号的载体音频信号;在接收端接收嵌入信标信号的 载体音频信号，并根据接收信号和信标信号的互相关函数，判定接收信号中是否存在信标 信号;若所述接收信号中存在信标信号，则确定所述信标信号的出现时刻。这样，将应用于 信息安全领域的数字水印技术融合于可闻声信号中，即在原始载体音频信号中嵌入用于定 位的信标信号(数字水印），并基于隐藏信道，对可闻声信号中的信标信号的出现时刻进行 检测，该信标信号的出现时刻能够表达声音传播的延时，从而实现测距，即在不影响人耳正 常听觉的前提下，利用隐藏信道将可闻声作为一种定位手段，定位方法简单，应用场景广 泛。
[0101]在前述基于隐藏信道的可闻声定位系统的【具体实施方式】中，进一步地，所述信标 信号为伪随机序列。
[0102] 在前述基于隐藏信道的可闻声定位系统的【具体实施方式】中，进一步地，所述确定 单元:用于若所述互相关函数的峰值大于等于预设的互相关函数阈值，则判断接收信号中 存在信标信号，且互相关函数峰值位置对应的时刻为所述信标信号的出现时刻；
[0103] 其中，若所述互相关函数有多个相同的峰值，则取第一个出现的峰值。
[0104] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于隐藏信道的可闻声定位方法，其特征在于，包括： 将信标信号和原始载体音频信号进行叠加，生成嵌入信标信号的载体音频信号； 在接收端接收嵌入信标信号的载体音频信号，并根据接收信号和信标信号的互相关函 数，判定接收信号中是否存在信标信号； 若所述接收信号中存在信标信号，则确定所述信标信号的出现时刻。2. 根据权利要求1所述的基于隐藏信道的可闻声定位方法，其特征在于，所述信标信号 为伪随机序列。3. 根据权利要求1所述的基于隐藏信道的可闻声定位方法，其特征在于，所述将信标信 号和原始载体音频信号进行叠加，生成嵌入信标信号的载体音频信号包括： 将信标信号b(t)乘以正的衰减系数α后在给定时刻to和原始载体音频信号s(t)进行叠 加，生成嵌入信标信号的载体音频信号y (t): y(t) = s(t)+a · b(t_to)，α>0〇4. 根据权利要求1所述的基于隐藏信道的可闻声定位方法，其特征在于，所述在接收端 接收嵌入信标信号的载体音频信号包括： 当载体音频信号y(t)传输到接收端时，引入的噪声信号为w(t)，即接收端得到的接收 信号z(t)为： z(t)=y(t)+w(t)〇5. 根据权利要求1所述的基于隐藏信道的可闻声定位方法，其特征在于，所述互相关函 数为： CO (X) -00 C_h (r) = j ζ{?) b(f - r)dt = j [s(r) -\- νν(?)] · hit - τ)? + a [ b(r - r()) ^ b{t - τ)? -GO -fX> -00 式中，Czb(T)表示互相关函数，z(t)表示接收信号，b(t)表示信标信号，s(t)表示原始载 体音频信号，w(t)表示噪声信号，a表示衰减系数。6. 根据权利要求1所述的基于隐藏信道的可闻声定位方法，其特征在于，所述若所述接 收信号中存在信标信号，则确定所述信标信号的出现时刻包括： 若所述互相关函数的峰值大于等于预设的互相关函数阈值，则判断接收信号中存在信 标信号，且互相关函数峰值位置对应的时刻为所述信标信号的出现时刻。7. 根据权利要求6所述的基于隐藏信道的可闻声定位方法，其特征在于，若所述互相关 函数有多个相同的峰值，则取第一个出现的峰值。8. -种基于隐藏信道的可闻声定位系统，其特征在于，包括： 叠加单元，用于将信标信号和原始载体音频信号进行叠加，生成嵌入信标信号的载体 音频信号； 判定单元，用于在接收端接收嵌入信标信号的载体音频信号，并根据接收信号和信标 信号的互相关函数，判定接收信号中是否存在信标信号； 确定单元，用于若所述接收信号中存在信标信号，则确定所述信标信号的出现时刻。9. 根据权利要求8所述的基于隐藏信道的可闻声定位系统，其特征在于，所述信标信号 为伪随机序列。10. 根据权利要求8所述的基于隐藏信道的可闻声定位系统，其特征在于，所述确定单 元：用于若所述互相关函数的峰值大于等于预设的互相关函数阈值，则判断接收信号中存 在信标信号，且互相关函数峰值位置对应的时刻为所述信标信号的出现时刻； 其中，若所述互相关函数有多个相同的峰值，则取第一个出现的峰值。
【专利摘要】本发明提供一种基于隐藏信道的可闻声定位方法及系统，能够对可闻声信号中的信标信号的出现时刻进行检测。所述方法包括：将信标信号和原始载体音频信号进行叠加，生成嵌入信标信号的载体音频信号；在接收端接收嵌入信标信号的载体音频信号，并根据接收信号和信标信号的互相关函数，判定接收信号中是否存在信标信号；若所述接收信号中存在信标信号，则确定所述信标信号的出现时刻。本发明适用于定位技术领域。
【IPC分类】G10L19/018
【公开号】CN105469799
【申请号】CN201510864656
【发明人】隆克平, 徐梅
【申请人】北京科技大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月1日