合成孔径雷达原始数据实用压缩算法研究

摘要

针对BAQ算法对含有饱和数据量化时效果比较差的问题.根据合成孔径雷达实际处理信号的步骤,提出一个符合实际的饱和数据产生的模型.在这个模型的基础上,提出了根据信号的统计均值计算信号的标准差,并且利用标准推导人门限和输出门限的方法,提出并且完善一个完整的BAQ数据压缩方案.浮动的量化门限和输出门限更符合数据的统计特性,所以可以获得再高的量化信噪比.在通常的均匀量化过程中,超过均匀量化器最大门限的输入信号一般被表示成器最大电平.在输入信号分布特性未知的情况下,这种方法无可厚非.但是对于合成孔径雷达信号,它是近似高斯分布的.如果以最小均方误差准则为量化准则,饱和信号的最佳输出电平应该是超过均匀量化器最大门限部分的质心.从时域到频域、从单维到多维、从单一到合成的一个演变,压缩效果也越来越好.但是在实用方面,简单快速的算法比如BAQ、BFPQ等算法还是占统治地位,而其他一些效果更好的压缩算法比如矢量量化等受到运算速度的制约,很难应用.由于合成孔径雷达的数据率极训,所以算法的速度是最重要的因素.如果满足不了速度这个限制,性能再好的算法也不可能应用.矢量量化是一种有效的数据压缩技术.虽然到现在矢量量化有很快速搜索算法,但是它的速率还是没有达到要求.针对矢量量化速度慢的问题,第二部分从现有的矢量量化快速算法出发,提出了一个基于查表的快速搜索算法.在算法的基础上构架了一个快速矢量量化器,并且缩减了搜索的码书.在这个量化器中还使用了其他一些的快速算法,以支持它的高速度.实验结果表明这种量化器不但速度达到了BAQ的水平,而且取得了比BAQ更好的压缩效果.对于高性能的SAR原始数据压缩算法已经有了很长时间的研究,所以该论文没有做进一步的深入探讨.着重在实用方面进行了理论推导和实验,包括对BAQ算法的完善和矢量量化快速算法和设计.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 合成孔径雷达概述

1.1.1 合成孔径雷达的发展历程

1.1.2 合成孔径雷达优缺点

1.1.3 合成孔径雷达的应用

1.1.4 未来发展展望

1.2 压缩的提出

1.3 论文的意义及主要内容

第二章合成孔径雷达基本原理及其回波信号统计特性

2.1合成孔径雷达基本原理

2.2 原始数据统计特性

2.3 SAR数据压缩的必要性

第三章压缩算法评估参量及方法介绍

3.1 压缩质量评价

3.1.1 原始数据评估

3.1.2 图像域评估

3.2 算法复杂度

第四章压缩算法的回顾及评估

4.1 均匀量化(Uniform Quantizer)

4.2 分块自适应量化(BAQ)

4.2.1标准差的确定

4.2.2量化电平利输出电平

4.3 分块浮点量化BFPQ

4.4 矢量量化

4.4.1 矢量量化的最优条件

4.4.2 码书设计算法

4.5 其它压缩算法简介

第五章部发饱和SAR原始数据压缩

5.1问题提出

5.2 饱和数据的产生

5.3 改良算法的提出

5.4 实际数据检测效果

第六章部分饱和BAQ的进一步研究

6.1 两个饱和模型

6.2 截断模型的应用

6.3 附图

第七章饱和SAR原始数据处理

7.1 接收机的饱和产生

7.2 引出最佳饱和电平

第八章快速搜索算法介绍

8.1 部分距离法(PDS)

8.2 超立方体法

8.3 子空间划分法

8.4 直接查表法

8.5 小结

第九章查表快速矢量量化器

9.1 算法

9.2 验证

9.3 结论

9.4 附图

结束语

攻读硕士期间发表和提交的论文

参考文献

致 谢