摘" 要: 針對(duì)星載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)回波數(shù)據(jù)容量大、難以滿足星地鏈路間傳輸速率要求的問(wèn)題,根據(jù)max?lloyd量化方法獲得了回波數(shù)據(jù)量化壓縮的門限,提出星載SAR數(shù)據(jù)自適應(yīng)量化編碼壓縮和解壓縮的具體實(shí)現(xiàn)方法。同時(shí),以理想調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)為發(fā)射定標(biāo)信號(hào),對(duì)星載合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮過(guò)程中的誤差進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并且根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)壓縮后的回波數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)高速傳輸過(guò)程中的幀格式,對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了二進(jìn)制的解碼及解壓縮操作,獲得了數(shù)據(jù)的真實(shí)大小。最后,通過(guò)Matlab/GUI編程設(shè)計(jì)了能夠?qū)走_(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)分析、解碼及解壓縮的軟件演示系統(tǒng)。通過(guò)人機(jī)交互的設(shè)計(jì),將數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以dat數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)和word文檔數(shù)據(jù)等形式進(jìn)行了存儲(chǔ)和顯示。
關(guān)鍵詞: 星載數(shù)據(jù); 合成孔徑雷達(dá); 分塊自適應(yīng)量化; 數(shù)據(jù)壓縮; 定標(biāo)分析; 軟件設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào): TN919?34""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A"""""""""""""""""""""" 文章編號(hào): 1004?373X(2024)09?0011?05
0" 引" 言
伴隨合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperature Radar, SAR)系統(tǒng)的發(fā)展,其精度越高、時(shí)效性越強(qiáng),星載SAR數(shù)據(jù)的容量也越來(lái)越大[1]。因此,星載SAR雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)衛(wèi)星上的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行高時(shí)效的壓縮處理。目前,很多學(xué)者都對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的壓縮方法進(jìn)行了研究,以提高數(shù)據(jù)的壓縮比,并減小數(shù)據(jù)處理過(guò)程的編碼、解碼誤差[2?6]。例如,Evert Attema等提出了基于數(shù)據(jù)塊回波功率大小的動(dòng)態(tài)量化編碼壓縮方法。中科院電子所的研究人員則基于不同數(shù)據(jù)塊之間的差異,提出了基于數(shù)據(jù)塊方差的自適應(yīng)量化位數(shù)編碼算法。此外,某些研究人員還提出了矢量量化數(shù)據(jù)壓縮算法,這些方法都有其不同的優(yōu)點(diǎn)。但是,截止到目前,僅分塊自適應(yīng)量化(Block Adapative Quantiziation, BAQ)算法在星上SAR系統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮處理中獲得了實(shí)際應(yīng)用。該算法最早應(yīng)用在麥哲倫Magellan任務(wù)中,后來(lái)又在SIR?C、RadarSAT、高分三號(hào)等任務(wù)中獲得了廣泛應(yīng)用[7?8]。
由于雷達(dá)系統(tǒng)在軌飛行過(guò)程中,系統(tǒng)受到外界環(huán)境溫度、自身器件穩(wěn)定性等因素的影響,其性能不可避免地存在誤差。因此,利用雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)置的傳感器或定標(biāo)回路測(cè)量系統(tǒng)各部分參數(shù)在衛(wèi)星飛行過(guò)程中的起伏,然后在成像過(guò)程中予以補(bǔ)償,能夠確定被測(cè)物體的相對(duì)散射系數(shù)[9?10]。該過(guò)程即為系統(tǒng)的內(nèi)定標(biāo),系統(tǒng)的定標(biāo)一般通過(guò)發(fā)射理想的調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)定標(biāo)信號(hào)經(jīng)發(fā)射鏈路、接收鏈路到達(dá)接收機(jī)后,根據(jù)接收到的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行脈沖壓縮處理,能夠獲得回波數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的幅相畸變。
本文首先簡(jiǎn)要介紹了星載SAR系統(tǒng)內(nèi)定標(biāo)分析及BAQ壓縮編碼和解壓的基本原理。此后,以星載雷達(dá)下傳至地面的仿真回波數(shù)據(jù)為研究對(duì)象,對(duì)星載雷達(dá)定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行了解碼及解壓縮實(shí)驗(yàn)。該過(guò)程中,分析了星載雷達(dá)定標(biāo)數(shù)據(jù)在不同TR通道中的脈壓結(jié)果,并給出了地面定標(biāo)測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn)。同時(shí),將數(shù)據(jù)壓縮前后的理想調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較和分析。最后,對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)。
1" 工作原理
1.1" 定標(biāo)分析的原理
一般來(lái)說(shuō),系統(tǒng)的內(nèi)定標(biāo)脈沖是一個(gè)經(jīng)線性調(diào)頻信號(hào)調(diào)制的射頻脈沖。假設(shè)雷達(dá)發(fā)射的理想線性調(diào)頻信號(hào)為:
[S(τ)=a(τ)expj2πf0τ+12Kτ2, τ∈-T2,T2] (1)
式中:[f0]為發(fā)射信號(hào)載頻;[a(τ)]為發(fā)射脈沖的包絡(luò),通常為矩形;[K]為線性調(diào)頻斜率;[T]為脈沖寬度;[τ]為距離向快時(shí)間。
雷達(dá)接收到地面靜止點(diǎn)目標(biāo)[P(x,y)]的回波信號(hào)經(jīng)混頻處理后,可表示為:
[Sri(t,τ)=σiω(t,Ri)a(t-τi(t))?exp-j4πRi(t)λ?exp[jπK(τ-τi(t))2] ] (2)
式中:[σi]為該點(diǎn)目標(biāo)的后向散射系數(shù),與點(diǎn)目標(biāo)散射特性有關(guān);[t]和[τ]分別為方位慢時(shí)間和距離快時(shí)間。對(duì)式(2)進(jìn)行距離脈沖壓縮,即:
[Sri1(t,τ)=Sri(t,τ) *hr(τ)] (3)
理論上,距離向參考函數(shù)為:
[hr(τ)=a(τ)exp(-jπKτ2)] (4)
設(shè)天線雙程方向圖為矩形,可得到距離脈沖壓縮結(jié)果為:
[Sri4(t,τ)=CsincπBrτ-2cRic?sinc[πBd(t-tc)]] (5)
式中:[C]為復(fù)常數(shù);[Br]為多普勒帶寬;[Bd]為信號(hào)瞬時(shí)帶寬;[Ric]為航線與目標(biāo)間最短斜距。
上述為經(jīng)典的距離壓縮算法。實(shí)際上,雷達(dá)回波信號(hào)是受雷達(dá)發(fā)射和接收通道的調(diào)制,并受雷達(dá)工作時(shí)的周邊電磁環(huán)境、溫度等因素影響,距離參考函數(shù)不再滿足式(4),要比該式復(fù)雜。因此,對(duì)于雷達(dá)實(shí)際信號(hào),若用式(5)進(jìn)行脈沖壓縮處理,距離脈沖壓縮效果不理想。因此,采用實(shí)時(shí)的發(fā)射定標(biāo)、接收定標(biāo)或參考定標(biāo)數(shù)據(jù),來(lái)替代理想的距離參考函數(shù),可改善距離脈沖壓縮效果。
1.2" 數(shù)據(jù)壓縮和解壓的原理
伴隨星載合成孔徑雷達(dá)分辨率的提高,SAR系統(tǒng)獲得的原始數(shù)據(jù)也快速增加。然而,星地鏈路中數(shù)據(jù)下傳的速度受通信協(xié)議的限制,不能滿足星載SAR系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下傳要求。因此,星上需要采用高性能的SAR原始數(shù)據(jù)壓縮方法以降低數(shù)據(jù)傳輸速率,滿足通信帶寬的要求。
當(dāng)采用BAQ壓縮算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí),一般要求SAR回波信號(hào)符合高斯分布,因此需要對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行歸一化處理。工程上,為了降低運(yùn)算量并且簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)過(guò)程的復(fù)雜性,一般采用統(tǒng)計(jì)采樣信號(hào)幅度均值,然后查表獲得信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)方法。在數(shù)據(jù)的量化編碼過(guò)程中,一般可采用max?lloyd量化方法。該方法依據(jù)最小均方誤差的準(zhǔn)則,求取量化分塊時(shí)的門限值。同時(shí),根據(jù)分塊內(nèi)的數(shù)據(jù)均值獲得數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。由標(biāo)準(zhǔn)差能夠獲得最佳量化電平的閾值,將塊內(nèi)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)與量化電平的閾值比較,可以獲得該采樣位置的數(shù)據(jù)編碼值。
數(shù)據(jù)壓縮編碼量化過(guò)程如圖1所示。
由于雷達(dá)回波數(shù)據(jù)服從零均值高斯分布,其信號(hào)的均值可以寫為:
[I=Q=22πσ?n=0N-1(xn+12)xnxn+1e-x22σ2dx] (6)
式中:[xn]為AD采樣值;[σ]為該數(shù)據(jù)塊所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差。
當(dāng)采用數(shù)據(jù)為8位時(shí),式(6)可化簡(jiǎn)為:
[I=Q=127.5-n=0126erfn+12σ,"""""""""""""""""" erf(x)=2π0xe-t2dt] (7)
由式(7)可得,數(shù)據(jù)塊的均值能夠與高斯分布的標(biāo)準(zhǔn)差相對(duì)應(yīng)。根據(jù)最小均方誤差的準(zhǔn)則,可以將符合高斯分布的原始雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分塊,并獲得重建的量化輸出值。當(dāng)量化結(jié)果與理想概率密度函數(shù)的均方誤差最小時(shí),獲得理想的閾值門限值。當(dāng)量化器的位數(shù)為4位時(shí),max?lloyd量化器的編碼和解碼關(guān)系如表1所示。
表1" 4位量化器的編碼和解碼規(guī)則
[門限比較""""" 量化器輸出值"""""" 重建輸出值""" [x]gt;2.401[σ] 0111 2.733[σ]"""""" 2.401[σ]≥[x]gt;1.844[σ]""" 0110"""""" 2.069[σ]"""""" 1.844[σ]≥[x]gt;1.437[σ]""" 0101"""""" 1.618[σ]"""""" 1.437[σ]≥[x]gt;1.099[σ]""" 0100"""""" 1.256[σ]"""""" 1.099[σ]≥[x]gt;0.799 6[σ]" 0011"""""" 0.942 4[σ]""" 0.799 6[σ]≥[x]gt;0.522 4[σ]""""" 0010"""""" 0.656 8[σ]""" 0.522 4[σ]≥[x]gt;0.258 2[σ]" 0001"""""" 0.388 1[σ]""" 0.258 2[σ]≥[x]gt;0"""""" 0000"""""" 0.128 4[σ]""" 0≥[x]gt;-0.258 2[σ]""""" 1000"""""" -0.128 4[σ]"" -0.258 2[σ]≥[x]gt;-0.522 4[σ]"" 1001"""""" -0.388 1[σ]"" -0.522 4[σ]≥[x]gt;-0.799 6[σ]"" 1010"""""" -0.656 8[σ]""""" -0.799 6[σ]≥[x]gt;-1.099[σ]""""" 1011"""""" -0.942 4[σ]"" -1.099[σ]≥[x]gt;-1.437[σ]" 1100"""""" -1.256[σ]"""""" -1.437[σ]≥[x]gt;-1.844[σ]" 1101"""""" -1.618[σ]""""" -1.844[σ]≥[x]gt;-2.401[σ]" 1110 -2.069[σ]""""" [x]≤-2.401[σ]"""""" 1111 -2.733[σ]""""" ]
2" 數(shù)據(jù)解碼方法
數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,地面工作站所獲得的二進(jìn)制信號(hào),需要根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)的位數(shù)進(jìn)行解碼操作以獲得真實(shí)的采樣數(shù)據(jù)大小。由于雷達(dá)回波數(shù)據(jù)可能經(jīng)過(guò)壓縮處理,也可能未進(jìn)行壓縮處理。因此,研究中將數(shù)據(jù)分為8位直通下傳的原始數(shù)據(jù)和4位壓縮下傳的編碼數(shù)據(jù)兩類。在二進(jìn)制數(shù)據(jù)和實(shí)際采樣數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中,轉(zhuǎn)換方法與需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的類型有關(guān)。在高空間分辨率、高時(shí)間分辨率等發(fā)展趨勢(shì)的影響下,目前衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)呈幾何增長(zhǎng)。因此,遙感衛(wèi)星的數(shù)傳分系統(tǒng)往往利用TLK2711高速收發(fā)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的下傳工作。TLK271是一種基于串行/解串(SERializer/DESerializer, SerDes)技術(shù)的高速收發(fā)器件,單路串行傳輸速率高達(dá)2.5 Gb/s。其采用VML差分信號(hào),具有較好的抗干擾能力[11?13]。
作為一種全雙工的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路層串行協(xié)議,其通信鏈路如圖2所示。
TLK2711高速串行數(shù)據(jù)接口采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單工通信,并通過(guò)一定的數(shù)據(jù)幀格式在收發(fā)端之間進(jìn)行傳遞。數(shù)據(jù)幀一般包含幀頭、幀尾和數(shù)據(jù)等部分。因此,在本文研究中,下傳原始數(shù)據(jù)和壓縮數(shù)據(jù)時(shí),分別采用表2所示的數(shù)據(jù)幀格式。
由表2可得,原始數(shù)據(jù)和壓縮數(shù)據(jù)的主要區(qū)別在于數(shù)據(jù)組合過(guò)程中每個(gè)采樣點(diǎn)寬度的不同。當(dāng)數(shù)據(jù)由8位表示時(shí),4個(gè)采樣點(diǎn)連接表示時(shí),共占用4 B。然而,當(dāng)數(shù)據(jù)由4位的編碼數(shù)據(jù)表示時(shí),4個(gè)采樣點(diǎn)僅占用2 B的區(qū)間。因此,數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,需要首先根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同格式進(jìn)行解碼,以獲得每個(gè)采樣點(diǎn)的真實(shí)數(shù)據(jù)。
解碼過(guò)程中,壓縮數(shù)據(jù)的某一采樣點(diǎn)僅4位,不能直接讀取。因此,壓縮數(shù)據(jù)需要根據(jù)1.2節(jié)所述的數(shù)據(jù)壓縮原理予以解壓縮處理,才能獲得真實(shí)的數(shù)據(jù)大小。由表1可得,其解壓縮后的重建輸出值與數(shù)據(jù)塊的標(biāo)準(zhǔn)差有關(guān)。同時(shí),數(shù)據(jù)塊標(biāo)準(zhǔn)差的值與數(shù)據(jù)塊的均值有關(guān)。因此,根據(jù)表2中數(shù)據(jù)塊均值可以進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)量化重建輸出。同時(shí),通過(guò)壓縮數(shù)據(jù)和原始回波數(shù)據(jù)之間的比較,能夠獲得壓縮和解壓過(guò)程的信號(hào)誤差。
3" 定標(biāo)分析軟件設(shè)計(jì)
地面測(cè)試過(guò)程中,需要對(duì)原始回波數(shù)據(jù)和處理過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行可靠的記錄和存儲(chǔ),以保證實(shí)驗(yàn)分析的可靠性。同時(shí),也方便后續(xù)對(duì)不同通道和不同時(shí)刻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比及分析[14?15]。因此,研究中設(shè)計(jì)了定標(biāo)分析軟件。該軟件包含脈壓處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖像存儲(chǔ)及word文檔存儲(chǔ)等部分。為了將不同通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比顯示,軟件界面上設(shè)置了不同的顯示窗口。同時(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的輸入設(shè)置,能夠確定需要存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
為了分析回波信號(hào)的質(zhì)量,需要對(duì)其進(jìn)行脈沖壓縮處理,以判斷信號(hào)在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中產(chǎn)生的誤差,并獲得3 dB脈沖寬度、峰值旁瓣比、積分旁瓣比等表征信號(hào)質(zhì)量的參數(shù)。在信號(hào)的脈沖壓縮分析過(guò)程中,當(dāng)回波信號(hào)為理想LFMCW信號(hào)時(shí),采用理想的調(diào)頻連續(xù)波脈沖作為參考函數(shù),即可獲得理想的脈沖壓縮結(jié)果。然而,當(dāng)信號(hào)受到外界噪聲等因素影響時(shí),采用理想的調(diào)頻連續(xù)波作為參考函數(shù),往往存在信號(hào)畸變的問(wèn)題。因此,在信號(hào)的分析過(guò)程中,有時(shí)需要以某一距離向回波信號(hào)作為參考函數(shù),從而去除外界噪聲及數(shù)據(jù)采樣過(guò)程中的影響。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在以下分析對(duì)比的情況,例如:
1) 同時(shí)分析不同時(shí)刻的多幀數(shù)據(jù);
2) 同時(shí)分析不同T通道或R通道的數(shù)據(jù);
3) 分析過(guò)程中,以理想調(diào)頻連續(xù)波為定標(biāo)所使用的參考函數(shù),或者利用某一距離向的回波信號(hào)作為脈壓過(guò)程的參考函數(shù)。
因此,設(shè)計(jì)中設(shè)置了三個(gè)輸入變量,即數(shù)據(jù)幀選擇、通道選擇、參考函數(shù)選擇。
系統(tǒng)定標(biāo)分析的軟件主要包含數(shù)據(jù)定標(biāo)分析和數(shù)據(jù)解壓輸出等部分,其組成如圖3所示。
4" 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
為了驗(yàn)證系統(tǒng)的定標(biāo)數(shù)據(jù)分析能力,對(duì)不同通道的理想調(diào)頻連續(xù)波數(shù)據(jù)進(jìn)行脈沖壓縮處理,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。
由圖4可得,系統(tǒng)具備對(duì)單一通道及多個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行定標(biāo)分析處理的能力。而且系統(tǒng)的噪聲低,滿足信號(hào)質(zhì)量的要求。
為了驗(yàn)證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)解壓縮能力,對(duì)某一距離向的回波信號(hào)進(jìn)行解壓縮處理后,其波形變化如圖5所示。
根據(jù)max?lloyd量化器獲得解壓縮數(shù)據(jù),直接讀取與原始回波數(shù)據(jù)之間存在的誤差。該誤差的變化如圖6所示。
由圖6可得,數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮和解壓縮處理,誤差低。為了將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)分析,利用Matlab/GUI工具將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的脈壓分析結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)文件dat中,并將壓縮后的結(jié)果存儲(chǔ)到圖像png文件中,詳細(xì)的示例及過(guò)程則存儲(chǔ)于word文檔中。如圖7所示,實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的各種結(jié)果文件存儲(chǔ)于硬盤中的新建文件夾中。
同理,如圖8所示,實(shí)驗(yàn)中的處理結(jié)果及實(shí)驗(yàn)中的標(biāo)題、圖號(hào)等可以存儲(chǔ)于word文檔中,以進(jìn)行后續(xù)的分析及處理。
綜上,文中所述的數(shù)據(jù)解碼及解壓縮軟件能夠準(zhǔn)確獲取目標(biāo)的真實(shí)回波,而且通過(guò)脈沖壓縮處理,系統(tǒng)具有對(duì)定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的能力。
5" 結(jié)" 論
文中闡述了星載雷達(dá)回波數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的工作原理,利用BAQ算法對(duì)理想的雷達(dá)定標(biāo)發(fā)射脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行了解壓縮處理。通過(guò)原始脈沖數(shù)據(jù)與解壓縮脈沖回波數(shù)據(jù)的對(duì)比,驗(yàn)證了壓縮算法的效果。同時(shí),通過(guò)雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)定標(biāo)回波的處理及分析,驗(yàn)證了雷達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外,利用GUI設(shè)計(jì)了信號(hào)定標(biāo)分析軟件,使得回波數(shù)據(jù)定標(biāo)及解壓處理的過(guò)程能夠可視化。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄧云凱,禹衛(wèi)東,張衡,等.未來(lái)星載SAR技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].雷達(dá)學(xué)報(bào),2020,9(1):1?33.
[2] JI W, QIU X L, WEN X J, et al. An improved BAQ encoding and decoding method for improving the quantized SNR of the SAR raw data [J]. Sensors, 2018, 18(12): 4221.
[3] SHI X J, ZHANG Y H, DONG X. Improved BAQ algorithm for Tiangong?2 interferometric imaging radar data compression [J]. The journal of engineering, 2019(19): 5785?5788.
[4] 馬金雙,唐月英,董曉.干涉成像雷達(dá)高度計(jì)數(shù)據(jù)BAQ壓縮的FPGA實(shí)現(xiàn)及數(shù)據(jù)評(píng)估[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用,2020,35(3):664?672.
[5] 馬金雙.SAR原始數(shù)據(jù)BAQ壓縮算法的FPGA實(shí)現(xiàn)[D].北京:中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心),2019.
[6] 馮利鵬,鄭世超,王輝,等.BAQ算法詳細(xì)方案設(shè)計(jì)及均值求解方法改進(jìn)[J].上海航天(中英文),2021,38(z1):32?37.
[7] 潘志剛,王小龍,李志勇.SAR原始數(shù)據(jù)壓縮的自適應(yīng)比特分配BAQ算法[J].中國(guó)科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào),2017,34(1):106?111.
[8] 王清,龔曉峰,雒瑞森.基于自適應(yīng)標(biāo)量:矢量量化的IQ數(shù)據(jù)壓縮算法[J].計(jì)算機(jī)仿真,2017,34(12):264?268.
[9] 李朋,劉小軍,方廣有.基于幀間差分的次表層探測(cè)雷達(dá)數(shù)據(jù)壓縮[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù),2018,16(5):471?476.
[10] 李朋,劉小軍,方廣有.次表層探測(cè)雷達(dá)數(shù)據(jù)量化編碼新算法研究[J].電子測(cè)量技術(shù),2018,41(13):94?99.
[11] SUN J L, YU W D, DENG Y K, et al. The SAR payload design and performance for the GF?3 mission [J]. Sensors, 2017, 17(10): 2419.
[12] 李文琛,邢建麗,趙輝,等.基于ADS5463高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].空間電子技術(shù),2019,16(3):39?43.
[13] 鐵玉峰,吉小軍,吳建銘,等.基于FPGAamp;1553B的星載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù),2021,41(3):79?85.
[14] 徐明,鄭蓮玉,劉冬華,等.星載SAR超高速采集壓縮系統(tǒng)[C]//第十六屆全國(guó)信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.北京:《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》編輯部,2022:52?56.
[15] 孔菲菲.火星SAR原始回波數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D].西安:西安電子科技大學(xué),2018.
Research on method for microwave data compression and calibration test
SHAO Zelong1, 2
(1. Shanghai Institute of Special Equipment Inspection and Technical Research, Shanghai 200062, China;
2. Shanghai Engineering Research Center of Pressure Pipeline Intelligent Inspection, Shanghai 200062, China)
Abstract: Since the volume of system echo data of space borne synthetic aperture radar (SAR) is too large to meet the transmission rate requirements between satellite?ground links, the threshold of echo data quantization compression is obtained according to max?lloyd quantization method and the concrete implementation method of adaptive quantization coding compression and decompression of space borne SAR data is proposed. The error in data compression and decompression of space borne SAR system is analyzed in detail with the ideal FMCW (frequency?modulated continuous?wave) signal as the transmission calibration signal. Moreover, according to the frame format of the compressed echo data of the radar system in the process of high?speed data transmission, the binary decoding and decompression operation are carried out on the radar echo data to obtain the real size of the data. Finally, by Matlab/GUI programming, a software demonstration system that can analyze, decode and decompress radar echo data is designed. By the design of human?computer interaction, the experimental results in the process of data processing are stored and displayed in the form of dat data, picture data and word document data.
Keywords: space borne data; SAR; block adaptive quantization; data compression; calibration analysis; software design
DOI:10.16652/j.issn.1004?373x.2024.09.003
引用格式:邵澤龍.微波數(shù)據(jù)壓縮及定標(biāo)測(cè)試方法的研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2024,47(9):11?15.
收稿日期:2024?01?10"""""""""" 修回日期:2024?02?02
基金項(xiàng)目:上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院一般項(xiàng)目
(2024?04Y)
邵澤龍:微波數(shù)據(jù)壓縮及定標(biāo)測(cè)試方法的研究
作者簡(jiǎn)介:邵澤龍(1989—),男,山東臨沂人,博士,工程師,研究方向?yàn)槲⒉夹g(shù)應(yīng)用及信號(hào)處理。
邵澤龍:微波數(shù)據(jù)壓縮及定標(biāo)測(cè)試方法的研究