[发明专利]利用样条函数进行有损压缩的方法和系统

说明书

本发明公开了一种利用样条函数进行有损压缩的方法和系统，压缩时，利用P阶样条函数对待压缩信号中的P个数据进行拟合，获得当前拟合参数；以变换前后的差值在允许范围之内为条件，获得当前拟合参数能够表达的待压缩信号段A，记录将该信号段A在时间序列中的位置和当前拟合参数，作为信号段A的压缩结果；然后按照相同的方式继续对后续待压缩信号进行压缩，直到完成所有待压缩信号；解压缩时，利用拟合参数解压缩信号，利用信号段的位置拼接解压缩信号。本发明适用于各种偶发监测信号的压缩、特别是空间瞬态信号的压缩，尤其适用于信号带宽远高于星地通讯带宽的空间瞬态信号的压缩，使其数据量大为缩小。

技术领域

本发明属于空间环境监测领域，具体涉及一种利用样条函数进行时间序列有损压缩的方法和系统。

背景技术

随着空间电子科技水平提高，使得在空间数百兆级高速数据采集和测量成为可能，但是宝贵的卫星电子存储空间和有限的星地通讯链路带宽无法完成如此大数据量的存储和传输。

为了减少数据传输量，可以对数据进行压缩。但是现有的压缩方案运算资源消耗量太大，压缩结果也不够小，不适用于数百兆级高速数据的压缩处理。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种利用样条函数进行时间序列有损压缩的方法和系统，能够有效减少压缩算法消耗的资源，最大程度上减小压缩文件的体积，适用于空间瞬态在轨监测信号的压缩和下传。该方案也用于其他类似特征信号的采集处理。

为解决上述技术问题，本发明具体实现方案如下：

一种利用样条函数进行有损压缩的方法，包括：

步骤一、压缩时，利用样条函数对待压缩信号中的P个数据进行拟合，获得当前拟合参数，P为样条函数的阶数；以变换前后的差值在允许范围之内为条件，获得当前拟合参数能够表达的待压缩信号段A，记录将该信号段A在时间序列中的位置和当前拟合参数，作为信号段A的压缩结果；然后按照相同的方式继续对后续待压缩信号进行压缩，直到完成所有待压缩信号；

步骤二、解压缩时，利用拟合参数解压缩信号，利用信号段的位置拼接解压缩信号。

优选地，所述步骤一包括：

步骤11、待压缩信号为长度为N的输入序列x(n),n＝1,2,…,N，设参数初始值n₀＝1,n₁＝P+1，m＝n₀；

步骤12、从待压缩信号的序列中提取数组序列x(n₀),x(n₀+1),…,x(n₁)进行P阶多项式拟合，获得当前拟合参数c₀、c₁、…、c_P；

步骤13、采用变换公式y(n)＝c₀+c₁n+…+c_Pn^P计算y(m)；

步骤14、如果|y(m)-x(m)|ε，ε为设定的误差范围，则令m自加1，返回步骤13；否则，保存n₀,c₀,c₁,...,c_P作为压缩算法的输出；然后，令n₀＝n₁，n₁＝n₀+P，m＝n₀，返回步骤12；

当上述步骤11～步骤14将序列处理到最后一个数据点时，则通过补零的方式将用于拟合的序列长度延长至n₁，然后进行P阶多项式拟合，获得当前拟合参数c₀、c₁…c_P后，保存n₀,c₀,c₁,...,c_P和n₁值。