专利名称：自适应数据率星载sar原始数据压缩方法
技术领域：
本发明涉及星载合成孔径雷达(SAR)原始数据压缩技术领域，是一种自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，根据分布目标回波的强弱，在BAQ(Bl0Ck Adaptive Quantization)算法的基础上，自适应选择压缩比率。使得在满足应用需求的前提下，进一步降低数据率，缓解星载SAR的数据传输压力。
背景技术：
由于SAR存储设备容量和数据传输带宽有限，原始数据下传之前首先要进行压缩。考虑到压缩算法的性能和硬件实现的复杂度，目前工程上普遍采用的压缩算法为BAQ 和 FBAQ (Flexible Block AdaptiveQuantization)。然而，星载 SAR 系统高分辨率、多极化、 多模式的发展需求使得SAR原始数据量迅猛增加，现有的可实现压缩算法已经无法满足系统对数据率的要求。因此如何在满足应用需求的前提下，进一步提高压缩比率，降低下传数据率是一个迫在眉睫的问题。BAQ算法的核心是Lloyd-Max量化器，它依据原始数据高斯分布的统计特性设计量化器的最优量化门限和量化电平，不区分强弱回波，在整个场景中压缩比率是固定的。然而，对于确定星载SAR系统，弱回波通常信噪比较低，采用不同压缩比压缩后的原始数据信噪比区别不大。因此，若对信噪比较低的弱回波采用与强回波相同的压缩比率进行压缩，存在一定冗余度。综上所述，为了进一步提高压缩比率降低数据率，可以采用自适应数据率的星载 SAR原始数据压缩算法，对弱分布目标采用高压缩比，较强分布目标根据应用需求选择压缩比，从而在数据率和应用需求之间进行有效的折中。

发明内容
本发明的目的是公开一种自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，在压缩性能基本保持不变的前提下，进一步提高原始数据压缩比，降低下传数据率，缓解星载SAR的数据传输压力。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是设置一个幅度均值门限电平作为判断回波强弱的依据，对强回波进行BAQ压缩，弱回波直接传输符号位。—种自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其包括步骤A)根据已知系统参数计算出区分回波强弱的幅度均值门限电平，对强回波进行 BAQ压缩，弱回波直接传输符号位；B)编码时，不同压缩比压缩后的数据按采样点顺序编排在一起；C)解码时，首先根据帧头和辅助数据确定数据长度及所选用的压缩比，再采用相应的Lloyd-Max解码器进行解码。所述的自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其所述A)根据已知系统参数计算出区分强弱回波的幅度均值门限电平T，压缩前首先对各分块数据的幅度均值以T为参考进行判定，若块内数据的幅度均值大于T，则对该块数据进行BAQ压缩编码，其压缩位数大于Ibit ；若块内数据的幅度均值小于或等于T，则直接传输该块数据的符号位。所述的自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其所述A)根据已知的系统参数计算出区分强弱回波的幅度均值门限电平T，是根据已知系统参数计算出系统热噪声功率N N = kT0BnFnks(5)其中，k为波尔兹曼常数；Ttl为雷达工作温度；Bn接收机噪声带宽；Fn接收机噪声系数；ks为系统损耗因子；则ADC (Analog to Digital Converter)处理后系统热噪声等效平均功率队为Ne = N · (127. 5/A)2(6)其中，A为ADC峰-峰值；在目标场景中，信噪比小于M dB的原始回波为弱回波，幅度均值门限为T，则
权利要求
1.一种自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其特征在于，包括步骤A)根据已知系统参数计算出区分回波强弱的幅度均值门限电平，对强回波进行BAQ压缩，弱回波直接传输符号位；B)编码时，不同压缩比压缩后的数据按采样点顺序编排在一起；C)解码时，首先根据帧头和辅助数据确定数据长度及所选用的压缩比，再采用相应的 Lloyd-Max解码器进行解码。
2.根据权利要求1所述的自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其特征在于，所述A)根据已知系统参数计算出区分强弱回波的幅度均值门限电平T，压缩前首先对各分块数据的幅度均值以T为参考进行判定，若块内数据的幅度均值大于T，则对该块数据进行 BAQ压缩编码，其压缩位数大于Ibit ；若块内数据的幅度均值小于或等于T，则直接传输该块数据的符号位。
3.根据权利要求1或2所述的自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其特征在于， 所述A)根据已知的系统参数计算出区分强弱回波的幅度均值门限电平T，是根据已知系统参数计算出系统热噪声功率N N = kT0BnFnks(1)其中，k为波尔兹曼常数；Ttl为雷达工作温度；Bn接收机噪声带宽；Fn接收机噪声系数； ks为系统损耗因子；则ADC处理后系统热噪声等效平均功率Ne为Ne = N · (127. 5/A)2 (2)其中，A为ADC峰-峰值；在目标场景中，信噪比小于M dB的原始回波为弱回波，幅度均值门限为T，则 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门限T。
4.根据权利要求1所述的自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其特征在于，所述B)—条距离线上的采样数据按照BAQ分块准则被分配在不同的数据块内，若各分块数据采用的压缩比不同，则压缩后各分块数据的位数不同；编码时，将不同位数的压缩数据， 按采样点顺序以字节为单位依次编排在一起，编码后的数据总长度由块内幅度均值决定。
5.根据权利要求1所述的自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其特征在于，所述C)Cl)根据数据的帧头信息确定每条距离线的长度；C2)从每条距离线包含的辅助数据中读取各分块数据的幅度均值，以幅度均值门限电平T为参考进行判定，获取各分块数据所选的压缩比信息，进而确定每一条距离线不同分块数据的长度；C3)拆分出每个采样点的码字，采用相应压缩比的Lloyd-Max解码器进行解码。
6.根据权利要求3所述的自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，其特征在于，所述信噪比小于M dB，通常5。
全文摘要
本发明公开了一种自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，涉及数据压缩技术，根据分布目标回波的强弱，在BAQ算法的基础上，自适应选择压缩比率。由已知系统参数计算出区分回波强弱的幅度均值门限电平，对强回波进行BAQ压缩，弱回波直接传输符号位，使得在满足应用需求的前提下，进一步降低数据率。编码时，将不同位数的压缩数据，按采样点顺序以字节为单位依次编排在一起，编码后的数据总长度由块内幅度均值决定。解码时，首先根据帧头和辅助数据确定数据长度及所选用的压缩比，再采用相应的Lloyd-Max解码器进行解码。本发明降低数据率，缓解星载SAR的数据传输压力。
文档编号G01S13/90GK102298137SQ201010218418
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者华斌, 李信, 祁海明 申请人:中国科学院电子学研究所