CN112929034B

CN112929034B - 辐射噪声数据的编码、解码方法及其计算设备

Info

Publication number: CN112929034B
Application number: CN202110114488.0A
Authority: CN
Inventors: 刘尚麟; 于博
Original assignee: Beijing Zhongke Haixun Digital Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Zhongke Haixun Digital Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2041-01-27
Also published as: CN112929034A

Abstract

提供了辐射噪声数据的编码、解码方法及其计算设备。所提供的对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，包括：获取分段的辐射噪声数据的采样率与采样精度，所述分段的辐射噪声数据具有指定的第一长度；根据所述采样率与第一长度确定所述分段的辐射噪声数据的采样点的第一数量n；根据所述采样精度确定所述分段的辐射噪声数据的采样点的取值集合O，其中在所述分段的辐射噪声数据中出现过的采样点的取值有k种，集合O的元素数量为2^w，其中w为所述采样精度；根据所述分段的辐射噪声数据构造序列S，序列S的长度为所述n，序列S的每个符号依次为所述分段的辐射噪声数据的每个采样点的值；将序列S在序列集合Os中的序号作为分段的辐射噪声数据的编码结果。

Description

辐射噪声数据的编码、解码方法及其计算设备

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，具体涉辐射噪声数据的编码、解码方法及其计算设备。

背景技术

目前在水下环境，对于辐射噪声的处理主要集中于噪声数据的理论分析应用，而对于辐射噪声数据的存储环境的分析、数据的处理方式分析应用较少，也是噪声数据应用处理方面的薄弱环节。而对于在水下苛刻的应用环境来说，辐射噪声数据的安全性以及传输过程中的完整性又是重中之重。现有技术中在水下辐射噪声数据传输方面的准确性、完整性在相对艰难的环境中，还有很大的提升空间。

辐射噪声的应用广泛，研究辐射噪声的特性可以对舰船的性质包括舰船的性能参数等多方面进行分析，其重要性可见一斑。为了保证辐射噪声数据存储、传输与利用过程中的安全性，希望通过编码转换的方式对辐射噪声数据进行加密处理。

发明内容

1、发明解决的技术问题

为保证在存储空间有限的情况下，高效安全地存储数据、节约空间资源，本申请的实施例通过加密算法对分段的辐射噪声数据进行处理，得到辐射噪声数据的加密的编码。也提供了对加密后的数据进行解码得到辐射噪声数据的方法。

本发明同时兼容多种通信方式的数据传输，并在多种数据传输方式的情况下做出不同的调整，在脱机环境下，可进行内存方式通信，在网络环境下，考虑数据的既安全又要准确传输，取TCP协议方式与UDP协议相结合传输，以及特殊环境下的文件方式传输，解决在水下环境下，辐射噪声数据的传输、存储、加密问题。在数据传输上基于内存通信、网络通信以及文件传输通信方式，实现辐射噪声数据的自动适配编码，实时或者静态方式下的数据分段截取。

本发明主要实现方式为，在辐射噪声数据存储过程中，处理方面采用改进组合学编码的方式进行加密处理，保证数据的安全性。根据组合学原理，利用字符序列空间与其序数空间的关系进行编码。该方法假定编码与解码双方预先约定一个基准序列，编码过程中根据该基准序列计算出待编码序列对应的序数，解码时则可以根据该基准序列由序数回推出原待编码序列。

根据本申请的第一方面，提供了第一对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，包括：获取分段的辐射噪声数据的采样率与采样精度，所述分段的辐射噪声数据具有指定的第一长度；根据所述采样率与第一长度确定所述分段的辐射噪声数据的采样点的第一数量n；根据所述采样精度确定所述分段的辐射噪声数据的采样点的取值集合O，其中在所述分段的辐射噪声数据中出现过的采样点的取值有k种，集合O的元素数量为2^w，其中w为所述采样精度；根据所述分段的辐射噪声数据构造序列S，序列S的长度为所述n，序列S的每个符号依次为所述分段的辐射噪声数据的每个采样点的值；将序列S在序列集合Os中的序号作为分段的辐射噪声数据的编码结果；其中序列集合Os包括多个元素；序列S包括n个符号，序列S的符号的种类为k，序列S的符号具有k种不同的取值，序列集合Os的每个元素中都包括n个符号，且序列集合Os的每个元素的符号的种类都为k；序列集合Os中的元素是排序的，序列集合Os中的元素按组成序列集合元素的符号的顺序排序，序列S也是序列集合Os中的元素；其中，根据序列S中出现的不同符号构造基准序列BS，基准序列BS的长度为k，基准序列BS的符号记为b，基准序列BS的各符号是有序的，基准序列BS的各符号在基准序列BS中出现且仅出现一次，基准序列BS的符号在基准序列BS中的位置定义了基准序列BS的符号之间的顺序；其中根据

计算序列S在序列集合Os中的序号Cs；其中1<＝j<＝n，S_j,x是序列集合Os中的元素E_j,x的可能取值的数量，元素E_j,x为序列，序列E_j,x的第1到第j-1个符号同序列S的第1到第j-1个符号相同，序列E_j,x的第j个符号为x，序列E_j,x的第j+1到第n个符号为使序列E_j,x属于序列集合Os的任意值；a1到a(i-1)为基准序列BS的前i-1个符号，序列S的第j个符号是基准序列BS的符号ai，从而根据序列S的第j个符号与基准序列BS确定i的取值；对于j的每个取值，

其中，W_q表示符号q在序列E_j,x的第j+1到第n个符号中出现的次数，符号q表示序列E_j,x的第j+1到第n个符号中出现的符号之一，ii表示序列E_j,x的第j+1到第n个符号中出现的符号的种类的数量，ix是符号x在基准序列BS中的序号。

根据本申请第一方面的第一对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，提供了根据本申请第一方面的第二对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，其中基准序列BS的符号中位置在前的符号的排序大于位置在后的符号。

根据本申请第一方面的第一或第二对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，提供了根据本申请第一方面的第三对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，其中根据基准序列BS的符号a_i在序列S中出现的次数m(a_i)，确定符号a_i在基准序列中的位置；其中若m(a_i)>＝m(a_j)，则在基准序列BS中，符号a_i的位置在符号a_j的位置之前，其中1<＝i<j<＝k。

根据本申请第一方面的第一或第二对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，提供了根据本申请第一方面的第四对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，其中根据基准序列BS的符号ai的二进制数值的大小，确定符号ai在基准序列BS中的位置。

根据本申请第一方面的第一至第四对分段的辐射噪声数据进行编码的方法之一，提供了根据本申请第一方面的第五对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，其中

对于j的每个取值，根据

来计算S_j,x。

根据本申请第一方面的第五对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，提供了根据本申请第一方面的第六对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，其中提供阶乘表，阶乘表包括多个条目，阶乘表的条目记录了条目的索引的阶乘值；

为计算

来计算S_j,x，从用w_q和/或n-j的值为索引查询阶乘表以获取同w_q和/或n-j对应的阶乘值。

根据本申请第一方面的第一对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，提供了根据本申请第一方面的第七对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，还包括：根据

确定序列集合Os的元素数量的最大值Max(Cs)，m(ai)为为基准序列BS中的符号ai在序列S中出现的次数；根据Max(Cs)确定表达序列S在序列集合Os中的序号Cs所需的最大位宽W，并为计算S_j,x与Cs分别分配位宽为W的存储空间。

根据本申请第一方面的第一至第七对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，提供了根据本申请第一方面的第八对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，还包括：将基准序列BS，以及基准序列BS的每个符号a_i在所述序列S中出现的次数m(a_i)，作为解码所述分段的辐射噪声数据的密钥。

根据本申请第一方面的第一至第八对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，提供了根据本申请第一方面的第九对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，其中所述分段的辐射噪声数据的采样精度为8比特，所述序列S的符号的大小为字节，所述基础序列BS的符号的大小为字节。

根据本申请的第二方面，提供了一种对分段的辐射噪声数据进行解码的方法，包括：获取基准序列BS与待解码的分段的辐射噪声数据在序列集合Os中的序号Cs；构造n个查找表，第j个查找表的索引i对应的条目的值f(j,i)为

其中

其中1<＝j<＝n，S_j,ai是序列集合Os中的元素E_j,ai的可能取值的数量，元素E_j,ai为序列，序列E_j,ai的第1到第j-1个符号同序列S的第1到第j-1个符号相同，序列E_j,ai的第j个符号为a_i，序列E_j,ai的第j+1到第n个符号为使序列E_j,ai属于序列集合Os的任意值；序列S是待解码的分段的辐射噪声数据所对应的序列；其中，W_q表示符号q在序列E_j,ai的第j+1到第n个符号中出现的次数，符号q表示序列E_j,ai的第j+1到第n个符号中出现的符号之一，ii表示序列E_j,ai的第j+1到第n个符号中出现的符号的种类的数量；从第1个查找表中，若f(1,i)<＝Cs<＝f(1,i+1)，则序列S的第1个元素as₁为a_i+1；对于j的从2到n的每个取值，从第j个查找表中，若

则序列S的第j个元素as_j为a_i+1；根据基准序列BS的符号a_i的取值，将序列S的各符号转换为对应的值，以得到所述待解码的分段的辐射噪声数据。

根据本申请的第三方面，提供了一种计算机设备，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，所述处理器执行所述程序时实现根据本申请第一方面与第二方面所提供的方法之一。

具体实施方式

实施例一辐射噪声数据采集与分段

从辐射噪声采集数据设备获取辐射噪声数据。辐射噪声数据采集设备是例如适用于水下环境的多通道的音频采集设备。

从辐射噪声采集数据设备获取的辐射噪声数据具有多种参数，包括例如采样率(nSample)、采样精度(nSampldigit)与采样通道数(nChannel)。采样率是例如48000Hz、44100Hz、8000Hz等，采样精度是例如8比特、16比特、24比特等，采样通道数是例如1、2、16等。从而，每秒钟从辐射噪声采集数据设备获取的辐射噪声数据大小为例如m＝nSample*nSampledigit*nChannel，单位为比特。

由于处理辐射噪声数据的计算机的内存有限，为便于辐射噪声数据的存储与传输，将采集的辐射噪声数据分段，每个分段被存储为一个数据文件。作为举例，每个辐射噪声数据分段的大小为容纳60s的辐射噪声数据(例如m*60)。

例如，从辐射噪声采集数据设备获取的辐射噪声数据是连续的，统计所获取的辐射噪声数据的大小，每接收到大小为m的数据，则识别出接收了1s的辐射噪声数据。以及每接收例如60s的辐射噪声数据，将已接收的辐射噪声数据写入数据文件，关闭该数据文件，并创建新的数据文件来承载新获取的辐射噪声数据。若辐射噪声数据采集结束时，当前已接收的辐射噪声数据不足60s，则将当前已接收的文件存储为1个数据文件，该数据文件的辐射噪声数据不足60s。

可以理解地，60s仅为举例，所属领域技术人员可根据需要选择其他的数值作为辐射噪声数据分段的长度。

实施例二辐射噪声数据分段的组合编码

对分段后的辐射噪声数据的每个数据分段进行改进组合编码。

根据辐射噪声数据的每个数据分段，生成例如“.wav”格式的音频文件。为生成数据文件，还获取辐射噪声数据的采样率、采样精度、采样通道数(nChannel)和/或编码方式，并记录在“.wav”文件的头部。编码方式包括例如PCM编码。

还计算生成的“.wav”格式文件的文件头大小以及采样数据总字节数，并记录在“.wav”文件头部中。依次将wav文件头信息和按“.wav”格式生成的音频数据写入“.wav”文件。

利用根据本申请实施例的组合学编码方式，对生成的“.wav”文件进行编码，以得到编码后或加密后的音频文件。作为举例，对整个“.wav”文件作为输入数据进行组合学编码。在又另一个例子中，对“.wav”文件的音频数据部分进行组合学编码。

根据本申请实施例，对输入数据进行组合学编码得到的结果，需要额外的基准序列BS才能解码。基准序列BS可由编码方与解码方约定而无需公开。因而，基准序列BS相当于密钥，本申请实施例的编码过程，也相当于对输入音频数据的加密过程。

下面介绍根据本申请实施例的编码过程。

将整个“.wav”文件或“.wav”文件中的音频数据部分，作为待编码序列S。将文件中的每个字节作为构成序列S的符号，从而每个符号有8比特，序列S的符号的种类最多有256(2^8)种。可选地，将文件中的每2个字节作为构成序列S的符号，从而每个符号有16比特。

依然可选地，根据“.wav”文件的采样率参精度确定序列S的符号，使得序列S的每个符号对应音频数据的每次采样。例如，音频的采样率为16比特，则序列S的每个符号有16比特；或者音频的采样率为24比特，则将“.wav”文件中每次采样的24比特数据作为序列S的一个符号。

可以理解的，由于“.wav”文件来自具有指定大小的音频数据分段，因而待编码的各“.wav”文件或其音频数据部分的大小相同，以及从“.wav”文件得到的各个待编码序列S的长度也相同，即各个待编码序列S包含相同数量的符号。将序列S的长度(或称为所包括符号的数量)记为n，n为正整数。

根据本申请的实施例，对待编码序列S中所出现的符号按照先后顺序根据基准序列BS进行穷举计算。该序列S所含符号与各符号在序列S中的出现次数蕴藏着一个具有严格顺序的序列空间(记为Os，也称为序列集合Os)。序列集合Os的各元素为序列。定义序列集合Os的元素所含符号的种类与数量都同序列S相同，并且序列集合Os的元素的各符号出现的次数，同序列的各符号出现的次数也对应相同。序列集合Os的各元素的区别在于，其符号的位置分布各异。序列S也是序列集合Os的元素。对于序列集合Os的每个元素，基准序列BS都适用。

例如，序列S为aaabcdefg，其长度为9，包含从a到g的7种符号。那么所蕴藏的序列集合Os的各元素的长度均为9，且每个元素都包括从a到g的7种符号，其中符号a出现3次，而符号b到g各出现1次。例如序列abaacdefg、abcdefgaa、abcadeafg等都属于序列集合Os的元素。而序列abcdefg与abcdefgbb则不是序列集合Os的元素，前者的长度(7)不符合序列集合Os的元素的要求，后者的符号a与b出现的次数不符合序列集合Os的元素的要求。

将序列S中可能使用的符号的集合记为O。例如，在采样精度为8比特时，集合O的元素是由8比特编码的二进制数据，共256种(2^8)，在采样精度为16比特时，集合O的元素是由16比特编码的二进制数据，同65536种(2^16)。

在序列S中出现过的集合O中的元素(序列S的符号)有k种。记符号ai为序列S中出现过的集合O的元素，符号ai在序列S中出现的次数记为m(ai)，显然有

其中ai表示序列S中的k种符号中的第i个符号。集合O的特定的符号在序列S中可能多次出现，集合O的一个或多个元素在序列S中可能不存在。

构造基准序列BS，序列BS的长度为k。基准序列BS的每个符号为集合O中的元素中在序列S的符号中出现的那些元素(共k个元素)。基准序列BS中，k种符号的每个出现且仅出现一次。

基准序列的k个符号具有指定的排序方式。根据基准序列BS的符号的排序方式，定义各符号的大小关系，例如，若符号ai在基准序列BS中位于符号aj之前，则称为符号ai>aj，其中i，j均为正整数。以及也用符号的大小定义序列的大小，将序列中在前的符号(相对于在后的符号)称为高位，在后的符号(相对于在前的符号)称为低位，比较两个序列的大小时，按从高位到低位的顺序，对应高位的符号较大的序列为较大的序列。在序列集合Os中，序列集合OS的各元素根据元素对应序列的大小排序，从而序列集合Os中的各元素是排序的。

作为一个例子，构造的基准序列BS的符号的排序方式为，从待编码序列S中获取各符号ai的出现的次数m(ai)，若m(a1)≥m(a2)≥m(a3)≥…≥m(ak)，则基准序列为a1,a2,a3,…ak。例如，若k＝256(2^8)，则有

n为待编码序列S的长度。一些情况下，k<256，因为并非集合O的每个元素都出现在序列S中。此时，有

可选地，有其他多种基准序列的元素的排序方式。例如，按基准序列BS的符号的二进制值大小的方式排序，或者由用户指定序列BS中各符号的顺序。

根据本申请实施例，将待编码序列S在序列空间Os的所有元素中排序的序号(也称为序数)，作为对序列S的编码结果。

为了对要编码的.wav数据文件进行编码，对“.wav”文件整体或其音频数据部分作为序列S。

将序列S记为as1,as2,as3,…asi,as(i+1),…asn，其中asi为序列S中的第i个符号。

对于序列S的第j个符号(记为asj)，如果符号asj与基准序列BS中的第i个符号(ai)相同，那么在序列BS中，第1到第i-1个符号都“大于”符号asj。

获取序列空间Os中的元素(序列)E_j,x，其第1到第j-1个符号同序列S的第1到第j-1个符号相同，序列E_j,x的第j个符号素为x(x取序列BS的符号a₁到a_i-1之一)，序列E_j,x的第j+1到第n个符号为任意值(需满足序列空间Os的约束)，那么序列E_j,x的可能取值的数量记为S_j,x，有

其中公式(2-1)中的q表示序列E_j,x的第j+1到第n个符号中出现的符号之一，也是基准序列BS中的符号q，W_q表示符号q在序列E_j,x的第j+1到第n个符号中出现的次数，而ii表示序列E_j,x的第j+1到第n个符号中出现的符号的种类的数量。可选地，ii表示基准序列BS中的符号种类的数量，基准序列BS中的一个或多个符号在序列E_j,x中可能不存在。ix是符号x在基准序列BS中的序号。

可以理解地，根据序列S的各字符出现的次数，以及序列S的第1到第j-1个字符出现的次数，得到Wq的值。对于指定的序列S，随着j取值改变，Wq的值相应变化。

根据序列E_j,x的定义，其第j位的符号“大于”序列S的第j位的符号，而序列E_j,x的第1到第j-1位符号同序列S的第1到第j-1位符号相同，从而在根据本申请的一个例子的序列空间Os中，序列E_j,x“大于”序列S。

展开公式(2-1)可以得到(2-2)：

此外，显然

并且，

即公式(2-2)的最后一项的分母中，

因为0！＝1，所以，

公式(2-2)经分子分母相约后，可以得到公式(2-3)。

当序列E_j,x的第j位符号x取基准序列BS的第1到第i-1个符号的每个时，序列E_j,x的可能取值的数量为

序列E_j,x的j的取值范围为从1到n，对于从1到n的每个取值，序列E_j,x的可能取值的数量为

数量Cs代表在序列空间Os中，“大于”序列S的序列的数量。从而，依据数量Cs唯一确定了有序的序列空间Os中，待编码序列S的位置。也将数量Cs称为序列S在序列空间Os中的序数。序数Cs是根据本申请实施例的对“.wav”文件编码的结果。

可以理解地，随着E_j,x的j取值改变，相应地的Wq的值发生变化。在基准序列BS中，取值大于asj的符号的数量也发生变化。从而在计算S_j,a1到S_j,a(i-1)的每个时，需要相应更新Wq值。

而基准序列BS，以及基准序列BS中每个符号在序列空间Os的每个元素中出现的次数，可作为密文，并在编码方与解码方之间秘密地传输。依然可选地，在对“.wav”文件编码的结果中，还附加基准序列BS与基准序列BS中每个符号在序列空间Os的每个元素中出现的次数，以便于解码方根据序数Cs解码得到“.wav”文件。

在解码中，根据接收的序数Cs，在序列空间Os中获取同序数Cs(或者Cs+1)对应的序列S，作为解码的结果。例如，提供查找表，查找表的索引是序数Cs，而查找表的条目的值是序列或存储序列的地址，从而用接收的序数Cs作为索引从查找表中获取对应的序列S作为解码结果。

进一步地，从公式(2-1)到公式(2-3)的序数公式的推导有利于通过编程实现序数计算，但是由于求解S_j,x时所需要的乘法计算次数太多，因此计算量惊人，特别当最初n值较大时。对于n值较大情况(各w_q！也较大)，基于阶乘计算的公式(2-3)要比基于排列组合计算的公式(2-1)的计算简单，因为许多w_q！的值可以预先算出，在计算公式(2-3)的过程中，直接将阶乘的结果代入公式。不仅运算量和运算次数减少了，而且由于实际编码运算中绝大多数w_q值集中于某个范围，它们的阶乘值都可以预先算出。

根据本申请的实施例，还提供了阶乘表(例如，表1)，其中记录了Wq和/或n-j的多种取值对应的阶乘结果。用Wq和/或n-j的取值作为索引查询阶乘表，得到对应的阶乘结果。

表1阶乘表

索引	阶乘结果
		1	值
2	值
		……	……
ii	值
		……
n

阶乘表被存储在内存或文件中，当运算需要阶乘的结果时，查询阶乘表得到对应的结果，这样可以大大提高运算速度。

当序列S的长度n较大时，若要在阶乘表中容纳取值为从1到n的每个索引需要较大的存储空间。并且阶乘表中索引值为n的条目经常被使用，但索引值为n-1及其附近的其他条目，通常不会被使用(Waii的值通常不会接近n-1)，造成存储空间的浪费。可选地，在阶乘表中记录对应1到Waii的索引的条目，以及额外记录同n对应的阶乘结果，从而阶乘表中无需记录索引取值为n-1-A到n-1的阶乘结果，其中A为估计的n与Waii的差。

可选地或进一步地，阶乘表需要为值为Wq的索引提供阶乘结果。在待编码序列S中各符号出现几率近似随机分布的情况，Wq主要分布在例如n/k或n/aii附近，且为整数。因而阶乘表在n/k或n/aii及其邻近范围(例如，k/2范围)提供表项，而对远离该范围的索引值，无需提供表项。

依然可选地，阶乘表无需为每个可能的值提供的索引，在计算时，若对某值无法从阶乘表获得索引，则额外地对该值计算其阶乘。从而在计算速度与存储空间大小之间获得权衡。

可选地或进一步地，序列S编码得到的序数最大值(记为Max(Cs))为序列空间Os的元素数量，其表达为

或者

在公式(2-7)中，mbi是序列m(a1),m(a2),…,m(aj),…m(ak)的元素的可能取值，ki为值mbi在序列m(a1),m(a2),…,m(aj),…m(ak)中出现的次数(因为元素ai与元素aj在序列S中出现的次数可以相同，从而m(ai)与m(aj)的值可以相同)，e表示mbi的(在序列S中的实际)取值的最大数量。

在公式(2-8)中，k表示元素ai在集合O中的所有可能取值。

从而，根据指定的序列S，可以根据公式(2-7)或者公式(2-8)计算其序列空间Os的序数最大值。而对序列S的编码结果，应在1到Max(Cs)之间。根据Max(Cs)得以确定序数Cs的最大位宽，进而确定在编码过程中为序数Cs的计算所需分配的存储空间的大小。

可选地，在Max(Cs)计算中确定m(ai)的最大值Max(m(ai))，以确定所需的阶乘表的大小(最多1到Max(m(ai))个条目，以及对应n！的条目)，而在计算公式(2-3)中所使用的Wq必然小于Max(m(ai))。

实施例三辐射噪声数据分段的组合解码

根据序数Cs，解码得到对应的序列S。为了正确解码，需要知晓基准序列BS与基准序列BS中的元素在序列S中出现的次数。例如，按符号排序的基准序列BS为a1,a2,a3,…ak，排序依据为待编码序列S中各符号出现的次数m(ai)，其中m(a1)≥m(a2)≥m(a3)≥…≥m(ak)。

根据序列S或基准序列BS中使用的符号的集合O，确定k，代表集合O的元素的种类的数量。例如，序列S的每个符号是单字节数据，则k＝256(2^8)，若序列S的符号是16比特宽度数据，则K＝65536(2^16)。

对于序列空间Os中的元素E_1,a1，表示序列空间Os的元素(序列E_1,a1)的第一个符号(记为as1)的值为a1，符合这样的条件的元素E_1,a1的数量有S_1,a1个，

其中，Wq表示符号q在序列E_1,a1的第2到第n个符号中出现的次数，符号q为序列E_1,a1的第2到第n个符号中出现的符号之一，ii表示序列E_1,a1的第2到第n个符号中出现的符号的种类的数量。

通过比较待解码的序数Cs与S_1,a1，能识别序列S的第一个符号是否为a1。若Cs<S_1,a1，则S的第一个元素为a1，否则，序列S的第一个元素不是a1。

类似的，

表示序列空间Os中，符合第一个符号(记为as1)的值为x的元素(序列E_1,x)的数量有S_1,x个。

参看表2，比较Cs的值与表2的各行的值的关系，确定序列S的第一个符号。例如，值i<＝Cs<值i+1，则序列S的第一个符号as1为a_i+1。

表2

S<sub>1,a1</sub>	值1
		S<sub>1,a2</sub>	值2
……	……
		S<sub>1,ak</sub>	值k

确定了序列S的第一个元素as1，用类似的方式，通过Cs的值确定序列的每个符号的值asj。符号asj的取值要满足序列空间Os的约束，例如，asj应当是基准序列BS中存在的字符，并且在已确定的序列S的第1到第j-1位中，asj出现的次数小于m(asj)。以及，对于序列空间Os中的元素(序列)E_j,a1，表示序列E_j,a1的第j个符号(记为asj)的值为a1，符合这样的条件的元素(序列)E_j,a1的数量有S_j,a1个，

类似的，对于序列空间Os中的元素(序列)E_j,x，表示序列E_j,x的第j个符号(记为asj)的值为x，符合这样的条件的元素(序列)E_j,x的数量有S_j,x个，

以及根据j(2<＝j<＝n)与x的每个取值，得以构建表3。

表3

S<sub>j,a1</sub>	值1
		S<sub>j,a2</sub>	值2
……	……
		S<sub>j,ak</sub>	值k

通过表3，若值

则序列S的第j个符号asj为a_i+1。

从而，通过表3，确定序列S的每个符号asj，并得到序列S。

可选地，表2和/或表3中的各表项是排序的(例如，值i+1>值i)，从而得以根据序列S的长度n与已知排序方式的基准序列BS，得到表2与表3(对应序列S的每个第j个符号的表)，并通过例如二分查找确定序列S的第j个符号asj。通过设置基准序列BS的符号的不同排序方式，能得到对相同序列S的不同编码结果(序数Cs)。将基准序列BS的排序方式作为密钥，序数Cs在使用不同排序方式的基准序列BS对应的序列空间Os中具有不同的值(而非无效的序数)，从而在不知道基准序列BS的排序方式的情况下，通过序数Cs难以推出序列S，具有良好的安全性。可选地，序列S直接对应于“.wav”文件，或者若序列S对应于“.wav”文件的音频数据部分，通过向其添加适当的文件头部信息，得到完整的“.wav”文件。

根据本申请实施例的辐射噪声数据的分段、编码和/或解码方法由例如计算机或服务器的信息处理设备实施。

信息处理设备包括例如直接或间接地耦合到总线的存储器、一个或更多处理器、一个或更多呈现组件、I/O组件以及电源。总线所代表的可以是一种或更多种总线(比如地址总线、数据总线或其组合)。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种对分段的辐射噪声数据进行编码的方法，包括：

获取分段的辐射噪声数据的采样率与采样精度，所述分段的辐射噪声数据具有指定的第一长度；

根据所述采样率与第一长度确定所述分段的辐射噪声数据的采样点的第一数量n；

根据所述采样精度确定所述分段的辐射噪声数据的采样点的取值集合O，其中在所述分段的辐射噪声数据中出现过的采样点的取值有k种，集合O的元素数量为2^w，其中w为所述采样精度；

根据所述分段的辐射噪声数据构造序列S，序列S的长度为所述n，序列S的每个符号依次为所述分段的辐射噪声数据的每个采样点的值；

将序列S在序列集合Os中的序号作为分段的辐射噪声数据的编码结果；

其中序列集合Os包括多个元素；

序列S包括n个符号，序列S的符号的种类为k，序列S的符号具有k种不同的取值，

序列集合Os的每个元素中都包括n个符号，且序列集合Os的每个元素的符号的种类都为k；

序列集合Os中的元素是排序的，序列集合Os中的元素按组成序列集合元素的符号的顺序排序，序列S也是序列集合Os中的元素；

其中，根据序列S中出现的不同符号构造基准序列BS，基准序列BS的长度为k，基准序列BS的符号记为b，基准序列BS的各符号是有序的，基准序列BS的各符号在基准序列BS中出现且仅出现一次，基准序列BS的符号在基准序列BS中的位置定义了基准序列BS的符号之间的顺序；

其中根据

计算序列S在序列集合Os中的序号Cs；

其中1<＝j<＝n，S_j,x是序列集合Os中的元素E_j,x的可能取值的数量，元素E_j,x为序列，序列E_j,x的第1到第j-1个符号同序列S的第1到第j-1个符号相同，序列E_j,x的第j个符号为x，序列E_j,x的第j+1到第n个符号为使序列E_j,x属于序列集合Os的任意值；a₁到a_(i-1)为基准序列BS的前i-1个符号，序列S的第j个符号是基准序列BS的符号a_i，从而根据序列S的第j个符号与基准序列BS确定i的取值；对于j的每个取值，

2.根据权利要求1所述的方法，其中

基准序列BS的符号中位置在前的符号的排序大于位置在后的符号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中

根据基准序列BS的符号a_i在序列S中出现的次数m(a_i)，确定符号a_i在基准序列中的位置；其中若m(a_i)>＝m(a_j)，则在基准序列BS中，符号a_i的位置在符号a_j的位置之前，其中1<＝i<j<＝k。

4.根据权利要求3所述的方法，其中

对于j的每个取值，根据

来计算S_j,x。

5.根据权利要求4所述的方法，其中

提供阶乘表，阶乘表包括多个条目，阶乘表的条目记录了条目的索引的阶乘值；为计算

从用W_q和/或n-j的值为索引查询阶乘表以获取同W_q和/或n-j对应的阶乘值。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

根据

确定序列集合Os的元素数量的最大值Max(Cs)，m(a_i)为基准序列BS中的符号a_i在序列S中出现的次数；

根据Max(Cs)确定表达序列S在序列集合Os中的序号Cs所需的最大位宽W，并为计算S_j,x与Cs分别分配位宽为W的存储空间。

7.根据权利要求1-6之一所述的方法，还包括：

将基准序列BS，以及基准序列BS的每个符号a_i在所述序列S中出现的次数m(a_i),作为解码所述分段的辐射噪声数据的密钥。

8.根据权利要求1-7之一所述的方法，其中

所述分段的辐射噪声数据的采样精度为8比特，所述序列S的符号的大小为字节，所述基础序列BS的符号的大小为字节。

9.一种对分段的辐射噪声数据进行解码的方法，包括：

获取基准序列BS与待解码的分段的辐射噪声数据在序列集合Os中的序号Cs；构造n个查找表，第j个查找表的索引i对应的条目的值f(j,i)为

其中

其中1<＝j<＝n，S_j,ai是序列集合Os中的元素E_j,ai的可能取值的数量，元素E_j,ai为序列，序列E_j,ai的第1到第j-1个符号同序列S的第1到第j-1个符号相同，序列E_j,ai的第j个符号为ai，序列E_j,ai的第j+1到第n个符号为使序列E_j,ai属于序列集合Os的任意值；序列S是待解码的分段的辐射噪声数据所对应的序列；

其中，W_q表示符号q在序列E_j,ai的第j+1到第n个符号中出现的次数，符号q表示序列E_j,ai的第j+1到第n个符号中出现的符号之一，ii表示序列E_j,ai的第j+1到第n个符号中出现的符号的种类的数量；

从第1个查找表中，若f(1,i)<＝Cs<＝f(1,i+1)，则序列S的第1个元素as₁为a_i+1；对于j的从2到n的每个取值，从第j个查找表中，若

则序列S的第j个元素as_j为a_i+1；

根据基准序列BS的符号ai的取值，将序列S的各符号转换为对应的值，以得到所述待解码的分段的辐射噪声数据。

10.一种计算机设备，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，

所述处理器执行所述程序时实现根据权利要求1-9之一所述的方法。