專利名稱：自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載sar原始數(shù)據(jù)壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及星載合成孔徑雷達(dá)(SAR)原始數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)領(lǐng)域，是一種自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，根據(jù)分布目標(biāo)回波的強(qiáng)弱，在BAQ(Bl0Ck Adaptive Quantization)算法的基礎(chǔ)上，自適應(yīng)選擇壓縮比率。使得在滿足應(yīng)用需求的前提下，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)率，緩解星載SAR的數(shù)據(jù)傳輸壓力。
背景技術(shù)：
由于SAR存儲設(shè)備容量和數(shù)據(jù)傳輸帶寬有限，原始數(shù)據(jù)下傳之前首先要進(jìn)行壓縮。考慮到壓縮算法的性能和硬件實現(xiàn)的復(fù)雜度，目前工程上普遍采用的壓縮算法為BAQ 和 FBAQ (Flexible Block AdaptiveQuantization)。然而，星載 SAR 系統(tǒng)高分辨率、多極化、 多模式的發(fā)展需求使得SAR原始數(shù)據(jù)量迅猛增加，現(xiàn)有的可實現(xiàn)壓縮算法已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)率的要求。因此如何在滿足應(yīng)用需求的前提下，進(jìn)一步提高壓縮比率，降低下傳數(shù)據(jù)率是一個迫在眉睫的問題。BAQ算法的核心是Lloyd-Max量化器，它依據(jù)原始數(shù)據(jù)高斯分布的統(tǒng)計特性設(shè)計量化器的最優(yōu)量化門限和量化電平，不區(qū)分強(qiáng)弱回波，在整個場景中壓縮比率是固定的。然而，對于確定星載SAR系統(tǒng)，弱回波通常信噪比較低，采用不同壓縮比壓縮后的原始數(shù)據(jù)信噪比區(qū)別不大。因此，若對信噪比較低的弱回波采用與強(qiáng)回波相同的壓縮比率進(jìn)行壓縮，存在一定冗余度。綜上所述，為了進(jìn)一步提高壓縮比率降低數(shù)據(jù)率，可以采用自適應(yīng)數(shù)據(jù)率的星載 SAR原始數(shù)據(jù)壓縮算法，對弱分布目標(biāo)采用高壓縮比，較強(qiáng)分布目標(biāo)根據(jù)應(yīng)用需求選擇壓縮比，從而在數(shù)據(jù)率和應(yīng)用需求之間進(jìn)行有效的折中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，在壓縮性能基本保持不變的前提下，進(jìn)一步提高原始數(shù)據(jù)壓縮比，降低下傳數(shù)據(jù)率，緩解星載SAR的數(shù)據(jù)傳輸壓力。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是設(shè)置一個幅度均值門限電平作為判斷回波強(qiáng)弱的依據(jù)，對強(qiáng)回波進(jìn)行BAQ壓縮，弱回波直接傳輸符號位?！N自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其包括步驟A)根據(jù)已知系統(tǒng)參數(shù)計算出區(qū)分回波強(qiáng)弱的幅度均值門限電平，對強(qiáng)回波進(jìn)行 BAQ壓縮，弱回波直接傳輸符號位；B)編碼時，不同壓縮比壓縮后的數(shù)據(jù)按采樣點順序編排在一起；C)解碼時，首先根據(jù)幀頭和輔助數(shù)據(jù)確定數(shù)據(jù)長度及所選用的壓縮比，再采用相應(yīng)的Lloyd-Max解碼器進(jìn)行解碼。所述的自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其所述A)根據(jù)已知系統(tǒng)參數(shù)計算出區(qū)分強(qiáng)弱回波的幅度均值門限電平T，壓縮前首先對各分塊數(shù)據(jù)的幅度均值以T為參考進(jìn)行判定，若塊內(nèi)數(shù)據(jù)的幅度均值大于T，則對該塊數(shù)據(jù)進(jìn)行BAQ壓縮編碼，其壓縮位數(shù)大于Ibit ；若塊內(nèi)數(shù)據(jù)的幅度均值小于或等于T，則直接傳輸該塊數(shù)據(jù)的符號位。所述的自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其所述A)根據(jù)已知的系統(tǒng)參數(shù)計算出區(qū)分強(qiáng)弱回波的幅度均值門限電平T，是根據(jù)已知系統(tǒng)參數(shù)計算出系統(tǒng)熱噪聲功率N N = kT0BnFnks(5)其中，k為波爾茲曼常數(shù)；Ttl為雷達(dá)工作溫度；Bn接收機(jī)噪聲帶寬；Fn接收機(jī)噪聲系數(shù)；ks為系統(tǒng)損耗因子；則ADC (Analog to Digital Converter)處理后系統(tǒng)熱噪聲等效平均功率隊為Ne = N · (127. 5/A)2(6)其中，A為ADC峰-峰值；在目標(biāo)場景中，信噪比小于M dB的原始回波為弱回波，幅度均值門限為T，則
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，包括步驟A)根據(jù)已知系統(tǒng)參數(shù)計算出區(qū)分回波強(qiáng)弱的幅度均值門限電平，對強(qiáng)回波進(jìn)行BAQ壓縮，弱回波直接傳輸符號位；B)編碼時，不同壓縮比壓縮后的數(shù)據(jù)按采樣點順序編排在一起；C)解碼時，首先根據(jù)幀頭和輔助數(shù)據(jù)確定數(shù)據(jù)長度及所選用的壓縮比，再采用相應(yīng)的 Lloyd-Max解碼器進(jìn)行解碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述A)根據(jù)已知系統(tǒng)參數(shù)計算出區(qū)分強(qiáng)弱回波的幅度均值門限電平T，壓縮前首先對各分塊數(shù)據(jù)的幅度均值以T為參考進(jìn)行判定，若塊內(nèi)數(shù)據(jù)的幅度均值大于T，則對該塊數(shù)據(jù)進(jìn)行 BAQ壓縮編碼，其壓縮位數(shù)大于Ibit ；若塊內(nèi)數(shù)據(jù)的幅度均值小于或等于T，則直接傳輸該塊數(shù)據(jù)的符號位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于， 所述A)根據(jù)已知的系統(tǒng)參數(shù)計算出區(qū)分強(qiáng)弱回波的幅度均值門限電平T，是根據(jù)已知系統(tǒng)參數(shù)計算出系統(tǒng)熱噪聲功率N N = kT0BnFnks(1)其中，k為波爾茲曼常數(shù)；Ttl為雷達(dá)工作溫度；Bn接收機(jī)噪聲帶寬；Fn接收機(jī)噪聲系數(shù)； ks為系統(tǒng)損耗因子；則ADC處理后系統(tǒng)熱噪聲等效平均功率Ne為Ne = N · (127. 5/A)2 (2)其中，A為ADC峰-峰值；在目標(biāo)場景中，信噪比小于M dB的原始回波為弱回波，幅度均值門限為T，則 2IOlg^ = M(3)NeV，Γ = 127.5- X erf Ct^)(4)n^O ^2crs由公式(3)⑷即可求解出幅度均值的門限T。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述B)—條距離線上的采樣數(shù)據(jù)按照BAQ分塊準(zhǔn)則被分配在不同的數(shù)據(jù)塊內(nèi)，若各分塊數(shù)據(jù)采用的壓縮比不同，則壓縮后各分塊數(shù)據(jù)的位數(shù)不同；編碼時，將不同位數(shù)的壓縮數(shù)據(jù)， 按采樣點順序以字節(jié)為單位依次編排在一起，編碼后的數(shù)據(jù)總長度由塊內(nèi)幅度均值決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述C)Cl)根據(jù)數(shù)據(jù)的幀頭信息確定每條距離線的長度；C2)從每條距離線包含的輔助數(shù)據(jù)中讀取各分塊數(shù)據(jù)的幅度均值，以幅度均值門限電平T為參考進(jìn)行判定，獲取各分塊數(shù)據(jù)所選的壓縮比信息，進(jìn)而確定每一條距離線不同分塊數(shù)據(jù)的長度；C3)拆分出每個采樣點的碼字，采用相應(yīng)壓縮比的Lloyd-Max解碼器進(jìn)行解碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述信噪比小于M dB，通常5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)數(shù)據(jù)率星載SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法，涉及數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，根據(jù)分布目標(biāo)回波的強(qiáng)弱，在BAQ算法的基礎(chǔ)上，自適應(yīng)選擇壓縮比率。由已知系統(tǒng)參數(shù)計算出區(qū)分回波強(qiáng)弱的幅度均值門限電平，對強(qiáng)回波進(jìn)行BAQ壓縮，弱回波直接傳輸符號位，使得在滿足應(yīng)用需求的前提下，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)率。編碼時，將不同位數(shù)的壓縮數(shù)據(jù)，按采樣點順序以字節(jié)為單位依次編排在一起，編碼后的數(shù)據(jù)總長度由塊內(nèi)幅度均值決定。解碼時，首先根據(jù)幀頭和輔助數(shù)據(jù)確定數(shù)據(jù)長度及所選用的壓縮比，再采用相應(yīng)的Lloyd-Max解碼器進(jìn)行解碼。本發(fā)明降低數(shù)據(jù)率，緩解星載SAR的數(shù)據(jù)傳輸壓力。
文檔編號G01S13/90GK102298137SQ201010218418
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者華斌, 李信, 祁海明 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所