一种星载SAR滑窗BAQ压缩的实现方法

一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法
技术领域
1.本发明属于合成孔径雷达数据形成器技术领域，主要应用于星载合成孔径雷达系统中。其主要用途是通过滑窗方式实时计算雷达回波数据的幅度均值，并利用均值查表获得标准差的倒数来实现对原始回波数据的压缩编码，提高了sar系统性能并减少了对sar系统计算资源的占用。


背景技术：

2.星载sar系统中，采取在卫星上完成数据采集与处理，然后再传到地面进行成像。随着星载sar分辨率的提高，原始回波数据量和数据率急剧增大，而数据下传通道带宽是有限的，所以必须采用数据压缩来减少数据量从而达到降低数据率的目的。目前，星载sar通过分块自适应量化算法（block adaptive quantization，baq）来实现数据压缩。
3.在以往的星载sar系统中，baq压缩中的回波数据分块采用递推的方式来进行实现。该方法对原始信号经过采样以后的数据，按照固定的采样点数和回波脉冲数进行分块后求均值，再利用sar雷达回波信号的缓变性，使用第k-1分块数据的均值确定第k分块数据的标准差，用第k分块数据的标准差归一化第k 1分块数据，最后将k 1分块数据归一化后的数据进行量化并进行baq编码。
4.在采用分块间递推方式来估计采样信号的幅度均值时，计算均值采用的数据与实际使用均值计算标准差的数据有一定的间隔，当分块间统计平稳性较差时，baq算法性能将无法保证。


技术实现要素：

5.为了保证baq压缩算法的性能，需要保证分块间估计性能。本发明实施例提供一种高速星载sar滑窗baq压缩的实现方法，能够通过滑窗分块的方法计算方位向雷达回波数据的均值，以保证baq算法性能。
6.本发明的技术方案为：一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，包括如下步骤：步骤1、输入多路并行数据；步骤2、将所述多路并行数据在距离向按照固定点数分块，方位向以滑窗方式进行分块；步骤3、将每一分块内的多路数据模同时累加求和并除以分块内点数得到分块内数据模均值；步骤4、用第k-1个分块的均值查表获得第k个分块的标准差的倒数；步骤5、用第k个分块的标准差的倒数归一化第k个分块的数据并对归一化后数据进行量化比较；步骤6、所述多路数据的符号位与所对应得到的编码值组成baq编码压缩结果；步骤7、根据控制指令选择其中一种压缩模式结果输出。
7.有益效果：
本发明的方法保留部分原有数据参与均值估计，每次仅更新部分数据，即使方位向子分块数据统计平稳性较差，滑窗处理仍然能取得比固定分块更好的算法性能。
附图说明
8.图1 方位向滑窗分块原理示意图；图2本发明的方法流程图。
具体实施方式
9.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
10.为达到上述目的，本发明实施例的技术方案实现为：一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，包括如下步骤：步骤1、输入多路并行数据；步骤2、将所述多路并行数据按照方位向以滑窗方式进行分块；步骤3、将每一分块内的多路数据模同时累加求和并除以分块内点数得到分块内数据模均值；步骤4、用第k-1个分块的均值查表获得第k个分块的标准差的倒数；步骤5、用第k个分块的标准差的倒数归一化第k个分块的数据并对归一化后数据进行量化比较；步骤6、所述多路数据的符号位与所对应得到的编码值组成baq编码压缩结果；步骤7、根据控制指令选择其中一种压缩模式结果输出。
11.根据本发明的实施例，所述的步骤1，输入多路并行数据例如可以输入16路并行数据；所述的步骤2，将所述多路并行数据按照以方位向滑窗方式进行分块，具体如下：将16路并行数据在方位向按照滑窗的方式进行分块；每一分块的大小为kr
×
ka，kr对应距离向的kr个采样点数，ka对应方位向的ka个回波脉冲数。
12.所谓滑窗的分块方式，即方位向上相邻分块之间的数据具有重叠的部分。假设第k-1个分块包含从第a-1个方位向到第(a-1) ka个方位向之间的所有方位向的数据的话，那么第k个分块则包含从第a个方位向到第a ka个方位向之间的所有方位向的数据，这就是滑窗的数据分块方式，具体如图1所示。
13.所述步骤3，将每一分块内的多路数据模同时累加求和并除以分块内点数得到分块内数据模均值，具体如下：将16路并行数据取模，得到16路并行数据模。然后将每一分块内的16路并行数据同时累加求和得到σa，用和除以每个分块采样点数得到每个分块数据模的均值μ=σa
÷
(kr
×
ka)。
14.所述步骤4，用第k-1个分块的均值查表获得第k个分块的标准差的倒数；步骤5、用第k个分块的标准差的倒数归一化第k个分块的数据并对归一化后数据
进行量化比较；步骤6、所述多路数据的符号位与所对应得到的编码值组成baq编码压缩结果；具体的，对量化后的结果进行baq编码。根据控制指令选择其中一种压缩模式结果输出。
15.上述的每一分块内的16路并行数据同时累加求和需开辟两个ram空间，分别存储ka个方位向中单个方位向上每一分块数据求和后的结果和ka个方位向分块数据的均值：ram1中的一个地址空间对应存储单个方位向每一分块数据累加结果，每个脉冲回波信号更新最旧方位向对应的全部分块，每ka个回波信号完全更新一次ram1；ram2的每个地址空间对应存储ka个方位向回波脉冲中的所有相同距离向数据的累加结果的均值，每个方位向更新一次。
16.上述的求每一分块内的16路并行数据的标准差的倒数需开辟一个ram空间，用来存储数据均值对应的标准差的倒数。
17.上述的对分块数据归一化是对分块数据的模进行标准差归一化，即用分块数据的模乘以标准差的倒数得到归一化结果。
18.上述的对归一化结果进行编码即将分块数据经过标准差归一化后的结果与门限电平进行比较，得到约定位数的非均匀标量量化编码，编码结果结合原始数据的符号位构成最终的编码值。
19.本发明的方法提高了高速多通道sar系统的成像精度，同时有效降低了高速多通道sar系统的计算资源的占用。
20.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。


技术特征：
1.一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、输入多路并行数据；步骤2、将所述多路并行数据按照方位向以滑窗方式进行分块；步骤3、将每一分块内的多路数据模同时累加求和并除以分块内点数得到分块内数据模均值；步骤4、用第k-1个分块的均值查表获得第k个分块的标准差的倒数；步骤5、用第k个分块的标准差的倒数归一化第k个分块的数据并对归一化后数据进行量化比较；步骤6、所述多路数据的符号位与所对应得到的编码值组成baq编码压缩结果；步骤7、根据控制指令选择其中一种压缩模式结果输出。2.根据权利要求1所述的一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，其特征在于，所述步骤2包括：所述多路并行数据为16路数据，将16路并行数据在方位向以滑窗的方式进行分块，距离向以固定的方式分块；每一分块的大小为kr
×
ka，kr对应距离向的kr个采样点数，ka对应方位向的ka个回波脉冲数；所述滑窗的分块方式，即方位向上相邻分块之间的数据具有重叠的部分；假设第k-1个分块包含从第a-1个方位向到第(a-1) ka个方位向之间的所有方位向的数据，那么第k个分块则包含从第a个方位向到第a ka个方位向之间的所有方位向的数据。3.根据权利要求2所述的一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，其特征在于，所述步骤3包括：将16路并行数据取模，得到16路并行数据模，然后将每一分块内的16路并行数据同时累加求和得到σa，用和除以每一分块的采样点数得到每个分块数据模的均值μ=σa
÷
(kr
×
ka)。4.根据权利要求1所述的一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，其特征在于，所述步骤7包括：对量化后的结果进行多种模式baq编码，得到多种baq模式的编码值；根据控制指令选择其中一种压缩模式结果输出。5.根据权利要求3所述的一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，其特征在于，每一分块内的16路并行数据同时累加求和需开辟两个ram空间，分别存储ka个方位向中单个方位向上每一分块数据求和后的结果和ka个方位向每一分块数据均值：ram1中的一个地址空间对应存储单个方位向每一分块数据累加结果，每个脉冲回波信号更新最旧方位向对应的全部分块，每ka个回波信号完全更新一次ram1；ram2的每个地址空间对应存储ka个回波脉冲中的所有相同距离向数据的累加结果的均值，每ka个回波脉冲更新一次。6.根据权利要求1所述的一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，其特征在于，求每一分块内的多路并行数据的标准差需开辟一个ram空间，用来存储数据均值对应的标准差的倒数。7.根据权利要求1所述的一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，其特征在于，对分块数据归一化是对分块数据的模进行标准差归一化，即用分块数据的模除以标准差得到归一化结果。
8.根据权利要求1所述的一种星载sar滑窗baq压缩的实现方法，其特征在于，对归一化结果进行编码即将分块数据经过标准差归一化后的结果与门限电平进行比较，得到约定位数的非均匀标量量化编码，编码结果结合原始数据的符号位构成最终的编码值。

技术总结
本发明提出一种星载SAR滑窗BAQ压缩的实现方法，包括如下步骤：步骤1、输入多路并行数据；步骤2、将所述多路并行数据在方位向按照滑窗方式进行分块；步骤3、将每一分块内的多路数据模同时累加求和并除以分块内点数得到分块内数据模的均值；步骤4、用第k-1个分块的均值查表获得第k个分块的标准差的倒数；步骤5、用第k个分块的标准差的倒数归一化第k个分块的数据并对归一化后的数据进行量化比较；步骤6、所述多路数据的符号位与所对应得到的编码值组成BAQ编码压缩结果；步骤7、根据控制指令选择其中一种压缩模式结果输出。择其中一种压缩模式结果输出。择其中一种压缩模式结果输出。


技术研发人员：刘洋 肖灯军 曲春辉 邓云凯 于春瑞 王博远
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2022/12/30