定帧长合成孔径雷达原始数据压缩的编解码方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种定帧长合成孔径雷达原始数据压缩的编解码方法及其装置，适用于分数比特率合成孔径雷达原始数据压缩，其特点是保证编码后的数据帧长为定帧长，从而简化了ＳＡＲ系统集成测试及后续数据处理的复杂性，其具体结构主要是通过构造一个二维查找表来实现，第一维查找表为量化级查找表，第二维查找表为编码级查找表，多个合成孔径雷达采样数据通过查询该二维查找表操作，即可达到定帧长分数比特率压缩的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于星载合成孔径雷达(SAR)原始数据压縮领域，涉及一种 编解码方法及装置，适用于分数比特率SAR原始数据压縮算法，其特点 是保证编码后的数据帧长为定帧长，从而简化了 SAR系统集成测试及后 续数据处理的复杂性。
技术介绍
星载SAR原始数据压縮是解决星载SAR获取的海量数据与星上数据 传输带宽难以匹配问题的有效途径。目前，尽管星上压縮算法种类繁多， 但折衷考虑压缩算法的性能与其硬件实现的复杂性，能够实用的只有BAQ (Block Adaptive Quantization)。该算法的核心量化器为Lloyd-Max 量化器。传统上，BAQ算法均只能实现整数比特率，如lbit/采样点，2bits/ 采样点等等。当系统比特率在可选整数比特率之间时，则只能向下选择 较低的比特率以保证总的数据率小于星上数据传输系统带宽。但是，较 小的比特率导致的量化失真较大，特别是在干涉测量、动目标检测等对 相位失真程度要求较高的应用前提下，需要在可选数据率和用户不同应 用能力下取得良好的折中。因此，有必要研究分数比特率算法，以提供整 数比特率之间的更多选择。分数比特率压縮算法实现中的一个难点是，针对单个采样点进行编 码时，SAR原始数据帧长变化，这将给系统集成测试带来极大的困难。同 时，地面成像处理时，需要搜索辅助数据标识码，这加大了成像处理的 数据处理量
技术实现思路
为了解决对单个釆样点编码时，SAR原始数据帧长变化问题，本专利技术目的是保证编码后的数据帧长为定帧长，从而简化了 SAR系统集成测试及后续数据处理的复杂性，针对多采样点联合编码的方法，由该方法编 码后的数据帧长为定帧长，为此，本专利技术提供一种定帧长合成孔径雷达 原始数据压縮的编解码方法及装置。为了达成所述目的，本专利技术的一方面，是提供一种定帧长合成孔径雷达原始数据压縮的编解码方法，其技术方案包括步骤1:将合成孔径雷达回波信号经A/D量化器量化后的多个采样点 联合构成一个虚拟采样点；步骤2:对虚拟采样点进行标量或矢量量化，应用二进制编码对量化 结果进行整体编码；步骤3:对整体编码结果按照编码约定进行解码，获得定帧长分数比 特率SAR原始数据压縮的解码结果。为了达成所述目的，本专利技术的另一方面，是提供一种定帧长合成孔 径雷达原始数据压縮的编解码装置，其技术方案包括一量化级查找表单元具有一输入端，用于接收单个采样点的地址码， 应用地址码进行查表操作输出相应的量化结果编码，具有一输出端用于输出量化结果编码；一查询地址单元具有一输入端，用于接收量化级查找表单元输出的多 个量化结果编码，多个量化结果编码合成一个多位査询地址码，具有一输出端输出多位查询地址信号；一编码级査找表单元具有一输入端，用于接收査询地址单元输出的查 询地址信号，对编码级查找表进行査表操作，查表结果作为多个采样点 最终的量化编码结果。本专利技术的有益效果是，克服了针对单个采样点进行编码时，SAR原始 数据帧长变化所导致的系统集成测试难度增大及地面数据处理量增大的 缺点，同时该方法易于实现，具有很好的工程应用前景。它应用于星载 SAR原始数据压縮领域，适用于分数比特率SAR原始数据压縮算法。其主 要目的是保证编码后的数据帧长为定帧长，从而简化了 SAR系统集成测 试及后续数据处理的复杂性。附图说明图1是本专利技术中针对多采样点编码原理示意图。图2是本专利技术中两级査找表LUT装置。图3是本专利技术中分块数据幅度均值求解原理图。图4是本专利技术中编码级査找表LUT设计原理图。图5是本专利技术中码字打包供下传的码字排列示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，整体编码的思路是，将合成孔径雷达回波信号经A/D量化器量化后的若干个实际采样点W联合构成一个虚拟采样点，然后对该虚拟采样点进行标量或矢量量化，对量化后的结果进行整体编码，编码方法是应用二进制编码表示多采样点量化结果的所有可能组合，二进制编码位数满足二进制码的组合数，并大于或等于多采样点量化结果的组合数，该二进制编码结果即作为解码时的唯一参照。假设实际采样点数为W，量化电平数为G，贝"个实际采样点可能组合为^个，采用二进制编码码长为P，若满足公式，2、^ (1)则可以用P个二进制编码来表示^个组合所表示的一个虚拟采样点，并且此时的比特率为^。以量化电平数为3，^3个实际采样点构成一个虚拟采样点为实施例，如图1示出N个实际采样点构成N/3个虚拟采样点(假设N可以被3整除)，对N/3个虚拟采样点进行编码可以得到N/3段的编码码字。3个实际采样点可能组合为27，显然25>27，因此，比特率为5/3=1. 6667bits/采样点，实际采样点构成其它的虚拟采样点不再赘述。工程实现时，通过构造两级査找表LUT来实现虚拟采样点量化与编码。整体量化和编码通过构造2维査找表实现，所述2维查找表包括量化级查找表和编码级查找表。仍以量化电平数为3， 3个实际采样点构成一6个虚拟采样点为实施例。如图2所示，两级査找表LUT装置，以应用FPGA实现为实施例，可以在计算机中编写Verilog HDL语言构造，包括 一量化级查找表单元具有一输入端，用于接收多个采样信号的地址码，应用地址码进行查表操作输出相应的量化结果编码，具有一输出端用于输出量化结果编码； 一查询地址单元具有一输入端，用于接收量化级査找表单元输出的多个量化结果编码，多个量化结果编码合成一个多位査询地址码，具有一输出端输出多位査询地址信号； 一编码级查找表单元具有一输入端，用于接收査询地址单元输出的查询地址信号，对编码级查找表进行査表操作，查表结果作为多个采样点最终的量化编码结果。以3个实际采样点构成一个虚拟采样点为实施例，如图2所示，量化级査找表单元LUT输出的3个单个采样点量化后的2bit (3个量化电平，2bit码字即可表示)码字；查询地址单元由三个2bit编码器构成一个6bit的查表地址并输出；用6bit査表地址査找编码级查找表单元LUT的编码级査找表，编码级査找表单元输出一个5bit表示3个采样点的编码结果，显然，比特率为5/3=1.6667bits/采样点。该5bit的编码结果打包下传，供地面解码使用。对整体编码结果按照编码约定进行解码，获得定帧长分数比特率SAR原始数据压縮的解码结果。其中量化级查找表单元LUT量化时选用的量化器可以是标量量化器或矢量量化器，量化器的类型不受限制，对于BAQ (Block AdaptiveQuantization)算法来讲，是应用Lloyd-Max量化器，以量化级编码表单元LUT的设计依据BAQ算法的设计为实施例，即输入量化级査找表单元信号经分块数据标准差归一化后与Lloyd-Max量化器的门限电平进行比较，量化级编码表单元输出相应的编码码字，为了简化标准差的求解，采用求解分块数据幅度均值，然后映射为分块数据标准差的方法实现。映射关系如公式(2)所示。其中，l"和回为正交解调后同相分量和正交分量的幅度均值。WW = 了 f exp(-/2>// 。 CT为输入A/D量化器信号的标准差。以2bit门限电平为实施例，门限电平及编码结果如公式(3)所示。'x<-0.9816—0.9816 <x<0< 0<x<0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定帧长合成孔径雷达原始数据压缩的编解码方法，其特征在于，包括：　步骤１：将合成孔径雷达回波信号经Ａ／Ｄ量化器量化后的多个采样点联合构成一个虚拟采样点；　步骤２：对虚拟采样点进行标量或矢量量化，应用二进制编码对量化结果进行整体 编码；　步骤３：对整体编码结果按照编码约定进行解码，获得定帧长分数比特率ＳＡＲ原始数据压缩的解码结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓云凯，张志敏，祁海明，禹卫东，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：11[]