专利名称：抗饱和的sar原始数据baq压缩动态解码方法
技术领域：
本发明涉及合成孔径雷达信号处理领域，特别涉及一种抗饱和的SAR原始数据BAQ压缩动态解码方法。
背景技术：
随着合成孔径雷达(SAR)分辨率的提高，SAR原始回波的数据量越来越大，为了实现数据的高速传输或降低数据存储的压力，需要对数据进行压缩。分块自适应量化(BAQ)压缩是SAR原始数据常用的压缩方法，它首先在Magellan任务中实现(参见文献[I]Ronald Kwok,WiIIiam Johnson, Hock Adaptive Quantization of Magellan SAR Data，，，IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING.VOL.27.N0.4, JULY1989, pp:375-383)，后来许多SAR系统(如SIR-C)均采用了该压缩方法。BAQ的原理是对A/D转换后的回波数据(通常是Mbit均匀量化)进行分块，统计获取该数据块的输入信号方差，并将Mbit均匀量化的数据除以该方差得到归一化后的数据，然后在信号符合高斯分布的假设下，采用使量化噪声最小的原则，对归一化的数据进行Nbit (N < M)的非均匀量化，从而实现数据的压缩。由上述BAQ压缩原理可见，其在信号符合高斯分布时能做到量化噪声最小。通常SAR回波信号的实部和虚部分别都是符合高斯分布规律的，然而当A/D转换存在饱和时，Mbit均匀量化的数据将不再符合高斯分布。由于BAQ压缩是对A/D转换后的Mbit均匀量化数据进行压缩处理，因此其压缩性能将不可避免的受到A/D量化饱和的影响，造成BAQ的信噪比降低及信号功率损失，从而影响SAR图像质量。为了提高SAR原始回波数据的量化信噪比、补偿量化功率损失，提高SAR图像质量，最有效的方法是控制接收天线增益使得A/D转换器的输入信号功率在合适的范围之内，避免饱和的出现。目前的星载和机载SAR系统中均有手动或自动增益控制(AGC或MGC)部件。然而由于地面场景的复杂性以及不同场景后向散射系数巨大的差异性，使得SAR原始回波功率动态范围非常大，且往往变化剧烈，故A/D量化饱和时常存在，即BAQ压缩的性能时常会受到影响。现有技术常通过改进BAQ压缩方法来达到抗饱和的目的。例如，仅统计非饱和数据的功率，对非饱和数据进行BAQ压缩，而对饱和数据单独进行编码(参见文献，赵宇鹏等，“部分饱和SAR原始数据压缩”，《电子与信息学报》，vol.26, N0.3, 2004年3月，pp:389-494);或对功率大(饱和严重)的数据块和功率小(饱和不严重)的数据块采用不同的BAQ编码值(参见专利[3]，祁海明等，一种星载SAR原始数据抗饱和量化编码与解码方法，CN101398485 (公开))。然而上述技术都需要对SAR系统硬件设备进行改进，对于采用已常规BAQ压缩方法的SAR数据质量的提高则不适用。此外，改进的数据压缩方式虽已提出，但鉴于硬件系统的复杂性，以及技术从提出到成熟以至真正应用需要一定的时间，因此目前现役的国内外星/机载SAR系统中，大部分仍采用了传统的BAQ压缩方法，因此需要一种针对基于常规B AQ压缩的现有SAR系统回波数据的抗饱和方法。
发明内容
本发明的目的是公开一种抗饱和的SAR原始数据BAQ压缩动态解码方法，以提高基于传统M =NbitBAQ压缩方法的SAR系统回波数据的抗饱和能力，减小量化功率损失，提高量化信噪比，从而提高SAR图像质量。为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是:一种抗饱和的SAR原始数据BAQ压缩动态解码方法，包括如下步骤:I)对于Mbit均匀量化后Nbit常规BAQ压缩的SAR原始数据，根据常规的NbitBAQ压缩方法，获得该原始数据的BAQ分块大小、BAQ压缩的方差码表、归一化码表和各归一化码值对应的量化范围；其还包括:2)对Mbit均匀量化后NbitBAQ压缩的SAR原始数据的每个分块，根据压缩规则提取其方差码值Si,根据方差码表获得其方差解码值σ i，计算Mbit均匀量化最大值的归一化值Qsh-0.5)/σ i，确定其落入的BAQ量化范围[a」，aJ+1)，以及该范围对应的归一化解码值
bJ ;3)根据Mbit均匀量化峰值落入量化范围的下限a」，采用使区间[aj;+c )内量化噪声功率最小的准则，计算动态解码值5V即:
权利要求
1.一种抗饱和的SAR原始数据BAQ压缩动态解码方法，包括如下步骤: 1)对于Mbit均匀量化后Nbit常规BAQ压缩的SAR原始数据，根据常规的NbitBAQ压缩方法，获得该原始数据的BAQ分块大小、BAQ压缩的方差码表、归一化码表和各归一化码值对应的量化范围；其特征在于，还包括: 2)对Mbit均匀量化后NbitBAQ压缩的SAR原始数据的每个分块，根据压缩规则提取其方差码值Si，根据方差码表获得其方差解码值σ i，计算Mbit均匀量化最大值的归一化值(2Μ^-0.5)/σ i，确定其落入的BAQ量化范围[a」，aJ+1)，以及该范围对应的归一化解码值h ； 3)根据Mbit均匀量化峰值落入量化范围的下限，采用使区间[ap+m)内量化噪声 功率最小的准则，计算动态解码值&，即
2.根据权利要求1所述的BAQ压缩动态解码方法，其特征在于，所述步骤3)中采用区间[a」，+ oo )内量化噪声功率最小的准则，即:
3.根据权利要求1所述的BAQ压缩动态解码方法，其特征在于，所述步骤4)，首先根据BAQ归一化码表进行解码，将码字Ci解为对应的码值匕；如I匕I < bj;则按照常规的BAQ解码方法进行解码，即V =。九；如IbiI Sbj，则动态解码为X, =。JjSign(I3i),其中sign表不取符号。
全文摘要
本发明公开了一种一种抗饱和的SAR原始数据BAQ压缩动态解码方法，涉及合成孔径雷达信号处理技术，针对MNbitBAQ压缩的SAR原始数据，根据Mbit均匀量化的动态范围和BAQ压缩的方差码值大小，动态改变每一块数据的解码值，从而达到抗饱和的效果。本发明方法提高了SAR数据存在饱和时的信噪比，显著降低了饱和功率损失。
文档编号H03M7/30GK103245932SQ20121002378
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者仇晓兰, 胡东辉, 雷斌, 丁赤飚 申请人:中国科学院电子学研究所