卫星SAR数据记录快视与应用系统技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星SAR数据记录快视与应用系统，涉及卫星数据处理领域，包括顺序相连的数据接收记录模块、数据文件管理模块、图像产品生成模块和人机图像交互模块，数据接收记录模块还连接有SAR图像快视模块，SAR图像快视模块与数据文件管理模块相连，数据文件管理模块还与人机图像交互模块直接相连，还设置有设备监控管理模块，设备监控管理模块分别与数据接收记录模块、数据文件管理模块和SAR图像快视模块相连。本发明专利技术提供的卫星SAR数据记录快视与应用系统，具备高度集成性，适合车载和船载机动平台，降低了部署空间；具有快视与全分辨率图像生成、图像滚动快视、文件管理和人机交互式图像应用等能力。机交互式图像应用等能力。机交互式图像应用等能力。

【技术实现步骤摘要】
卫星SAR数据记录快视与应用系统


[0001]本专利技术涉及一种卫星数据记录处理系统，具体涉及一种卫星SAR数据记录快视与应用系统，属于卫星遥感


技术介绍

[0002]对卫星SAR（合成孔径雷达）遥感数据进行实时记录、成像、定位和显示，能够及时了解卫星SAR载荷设备技术状态、SAR图像成像质量，并快速筛选用户兴趣区域内的图像数据。SAR成像数据量大，实时成像处理复杂，传统的卫星数据记录快视系统大多是光学成像卫星数据记录与快视系统，不需要做复杂的成像运算，其处理模式不能满足SAR数据实时快视的要求。传统的卫星数据记录快视与应用系统包含多个设备，分别实现卫星数据记录快视和数据应用的功能，需要较多的设备部署空间，在一定程度上限制了在车载或船载等空间有限的机动平台上使用。
[0003]随着对卫星SAR数据精细化处理的要求，对于成像运算的要求越来越高，而在图像信息处理过程中，误码率高一直是一个需要关注的问题。目前尚没有有效解决在快速数据处理过程中误码率高的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种卫星SAR数据记录快视与应用系统，具有快速数据处理能力、占用空间小和抗误码强的优点。
[0005]本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：卫星SAR数据记录快视与应用系统，包括顺序相连的数据接收记录模块、数据文件管理模块、图像产品生成模块和人机图像交互模块，数据接收记录模块还连接有SAR图像快视模块，SAR图像快视模块与数据文件管理模块相连，数据文件管理模块还与人机图像交互模块相连；还设置有设备监控管理模块，设备监控管理模块分别与数据接收记录模块、数据文件管理模块和SAR图像快视模块相连，其中：数据接收记录模块，用于控制万兆网络接口接收卫星SAR原始码流数据，完成数据实时落盘存储，管理内存缓冲区队列以及给SAR图像快视模块提供数据。
[0006]数据文件管理模块，用于控制磁盘阵列，完成卫星SAR原始码流数据文件、格式化处理后的0级数据文件、快视数据文件和中间数据文件入库、查询、备份的管理；文件管理模块主要完成对原始数据、0级数据文件、快视图像等文件的数据库编目管理工作，可以自动或手动完成文件传输，自动清除过期文件。其中，0级数据文件是遥感图像处理的专业术语，指未做图像校正处理之前的原始图像；图像产品生成模块，用于利用星历和分包遥测辅助参数计算成像区域的地理坐标，完成数据辐射校正，生成1级图像产品文件；人机图像交互模块，用于读取1级图像产品文件，显示全分辨率SAR图像，支持图像滚动、缩放、旋转、拉伸等浏览显示、完成对比度调整、区域分割、标注等交互式图像处理；
SAR图像快视模块，用于卫星SAR原始码流数据的帧格式同步，SAR载荷和辅助数据源包提取，估算雷达回波参数，利用CPU/GPU计算资源快速恢复SAR图像，以及完成图像数据的窗口快速滚动显示以及快视文件记录。
[0007]设备监控管理模块，用于通过网络接口接收上级监控设备下达的实时SAR数据记录快视任务指令，在任务时间前完成工作参数设置；在任务执行过程中，自动接收卫星SAR原始码流数据、完成SAR数据记录和图像快视；在任务结束后，上报任务执行结果。
[0008]更进一步的方案是：数据接收记录模块包括数据采集单元和数据存储单元，其中：数据采集单元，用于采集卫星信号地面接收通道运控设备通过网络传输协议发送的二进制原始数据流，并将采集数据流发送给数据存储单元和SAR图像快视模块；数据存储单元，用于将采集的原始数据流存储为二进制格式的原始数据文件；数据存储单元提供基于显存的存储阵列的分段存储，设每个数据块大小为M*Q，其中，M为数据块的行数，Q为数据块的列数，将每个数据块的列数据分为L段，每段大小为M/L，接着把每一段数据分不同行进行存储，一共存储Q/L行，并把分块后的行数据与列数据存储在同一行里，在读取数据时会大大减少换行次数，换行总次数减少，读取数据速度得到提升。
[0009]更进一步的方案是：SAR图像快视模块包括帧同步单元、SAR载荷和辅助数据提取单元以及SAR成像处理单元，其中：帧同步单元，用于从数据采集单元采集的二进制格式的原始数据流中提取并定位同步字，完成高速数据帧实时同步；帧同步单元根据不同卫星同步字事先生成一系列查找表存于内存缓冲区中，搜索同步字时，以采集到的遥感数据的一个字节为地址，与查找表中的数据进行比对判决，具体是：帧同步单元采用抗位滑动和抗误码的方式进行帧同步字搜索定位，实现过程是：1）读取内存的二进制格式的原始数据，搜索一帧长度的数据；2）判读是否同步，对未同步数据，查找同步字，设原始数据起始位置为P，查找表的总数为W，查找表j=1,2,
……
，W；步骤a、初始化j=1；步骤b、令位置i=P；取位置i处的数据，将其视为查找表j的地址，得到查找表j的地址对应的数据，将其记为Vj；步骤c、当j＜预设次数时，预设次数≤W，直接跳到下一步，否则，判断V1，
…
，Vj的值，如果只有一个与其它几个不同，将不同的那个记为Vk；如果不存在Vk，则表示提取到了同步字，且同步字的位偏移量为Vj；如果存在Vk，则将Vk所对应的卫星下行数据与位偏移量为Vj的同步字的第k个字节进行直接比较，如果比对后不同的位数≤1，认为提取到了同步字，跳转至步骤e；步骤d、j=j+1，返回步骤b；步骤e、如果j＜W，则j=j+1，返回步骤b；3）在帧同步中增加抗误码处理，根据预设的抗误码值δ，经过查找表变换后，找到出现误码的字节；
假设抗误码值为δ，经查找表变换后，(V1～V7)的值为(2，2，2，2，0xFF，3，3)，则推测第五个字节出现了误码；4）进行滑动检验，将相应字节的原始数据与相对于字节对齐情况下位偏移量为1的同步字的该出现误码的字节（如上述第五个字节）的数据进行比较，如果不匹配的位数≤抗误码值δ，则认为提取到了同步字，且同步字的位偏移量为1。抗误码位数δ改变时的同步字提取过程类似，先进行查找表转换，再进行比对判决。
[0010]SAR载荷和辅助数据提取单元，用于从帧同步后的包含载荷参数和卫星姿态参数的数据包中分离出相应的参数信息，提供给SAR成像处理单元和图像产品生成模块；SAR成像处理单元，用于对SAR原始回波信号数据进行成像处理，生成SAR图像。
[0011]SAR成像处理单元包括雷达参数计算子单元、多普勒中心频率估计子单元、子孔径成像处理子单元、图像拼接显示子单元，其中：雷达参数计算子单元用于根据已有的雷达参数计算多普勒中心频率估计、子孔径成像处理和图像拼接显示等后续处理模块需要的参数并存储；雷达参数计算子单元输入的参数包括等效速度、雷达作用距离、轨道高度、波长、发射信号带宽、脉冲重复频率、距离向采样频率、方位向采样点数和距离向采样点数等；计算的参数包括调频斜率、载频、卫星的位置、卫星轨道转角、雷达起始位置到场景中心的距离、雷达实时位置、孔径中心与场景中心的实时距离、距离向时间轴、距离向尺度变换频率轴和距离向尺度变换因子等。
[0012]多普勒中心频率估计子单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星SAR数据记录快视与应用系统，其特征在于，包括顺序相连的数据接收记录模块、数据文件管理模块、图像产品生成模块和人机图像交互模块，数据接收记录模块还连接有SAR图像快视模块，SAR图像快视模块与数据文件管理模块相连，数据文件管理模块还与人机图像交互模块直接相连，还设置有设备监控管理模块，设备监控管理模块分别与数据接收记录模块、数据文件管理模块和SAR图像快视模块相连，其中：数据接收记录模块，用于接收卫星SAR原始码流数据，完成数据实时落盘存储，管理内存缓冲区队列以及给SAR图像快视模块提供输入数据；数据文件管理模块，用于控制磁盘阵列，完成卫星SAR原始码流数据文件、格式化处理后的0级数据文件、快视数据文件和中间数据文件入库、查询和备份的管理；图像产品生成模块，用于利用星历和分包遥测辅助参数计算成像区域的地理坐标，完成数据辐射校正，生成1级图像产品文件；人机图像交互模块，用于读取1级图像产品文件，显示全分辨率SAR图像；SAR图像快视模块，用于卫星SAR原始码流数据的帧格式同步，SAR载荷和辅助数据源包提取，估算雷达回波参数，利用CPU/GPU计算资源快速恢复SAR图像以及完成图像数据的窗口快速滚动显示以及快视文件记录；设备监控管理模块，用于通过网络接口接收上级监控设备下达的实时SAR数据记录快视任务指令，在任务时间前完成工作参数设置；在任务执行过程中，自动接收卫星SAR原始码流数据、完成SAR数据记录和图像快视；在任务结束后，上报任务执行结果。2.根据权利要求1所述卫星SAR数据记录快视与应用系统，其特征在于，所述数据接收记录模块包括数据采集单元和数据存储单元，其中：数据采集单元，用于采集卫星信号地面接收通道运控设备通过网络传输协议发送的二进制卫星SAR原始码流数据，并将采集数据流发送给数据存储单元和SAR图像快视模块；数据存储单元，用于将采集的原始数据流存储为二进制格式的原始数据文件；数据存储单元提供基于显存的存储阵列的分段式存储，设每个数据块大小为M*Q，其中，M为数据块的行数，Q为数据块的列数；将每个数据块的列数据分为L段，每段大小为M/L，接着把每一段数据分不同行进行存储，一共存储Q/L行，并把分块后的行数据与列数据存储在同一行里。3.根据权利要求2所述卫星SAR数据记录快视与应用系统，其特征在于，所述SAR图像快视模块包括帧同步单元、SAR载荷和辅助数据提取单元以及SAR成像处理单元，其中：帧同步单元，用于从数据采集单元采集的二进制卫星SAR原始码流数据中提取并定位同步字，完成高速数据帧实时同步；SAR载荷和辅助数据提取单元，用于从帧同步后的包含载荷参数和卫星姿态参数的数据包中分离出相应的参数信息，提供给SAR成像处理单元和图像产品生成模块；SAR成像处理单元，用于对SAR原始回波信号数据进行成像处理，生成SAR图像。4.根据权利要求3所述卫星SAR数据记录快视与应用系统，其特征在于，所述帧同步单元具体工作方法如下：帧同步单元根据不同卫星同步字事先生成一系列查找表存于内存缓冲区中，搜索同步字时，以采集到的遥感数据的一个字节为地址，与查找表中的数据进行比对判决；帧同步单元采用抗位滑动和抗误码的方式进行帧同步字搜索定位，实现过程是：1）读取内存的二进制格式的原始数据，搜索一帧长度的数据；
2）判读是否已同步，对未同步数据，查找同步字，具体包括：设原始数据起始位置为P，查找表的总数为W，查找表j=1,2,
……
，W；步骤a、初始化j=1；步骤b、令位置i=P；取位置i处的数据，将其视为查找表j的地址，得到查找表j的地址对应的数据，将其记为Vj；步骤c、当j＜预设次数时，预设次数≤W，直接跳到下一步，否则，判断V1，
…
，Vj的值，如果只有一个与其它几个不同，将不同的那个记为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海堂，龚珊，许华，杜健，王志，汪峰，曾理，任浩，
申请(专利权)人：成都戎星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：