[发明专利]一种用于地下结构探测的SAR数据压缩方法

说明书

本发明提出了一种用于地下结构探测的SAR数据压缩方法，旨在减少地下结构探测中分层介质的回波弱信号在压缩中的损失，并可较好地保留成像等后续处理所需的相位信息，实现步骤为：判断SAR原始数据的最大有效位数是否大于设置的压缩位数，若是，则对SAR原始数据的幅度的对数应用BAQ算法进行量化压缩，对SAR原始数据的相位进行均匀量化，且幅度应比相位分配更多的量化位数，若否，按最大有效位数对SAR原始数据进行截断；对压缩后的数据进行打包并输出。本发明可用于SAR原始数据压缩领域。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达(SAR)数据压缩领域，涉及一种SAR数据压缩方法，具体涉及一种用于地下结构探测的SAR数据压缩方法。

背景技术

20世纪50年代，合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)发明至今，其技术得到了飞速的发展。和普通雷达相比，SAR通过信号分析来构建等效长天线的技术，使其具有很高的分辨率，但其分辨率高的特性也带来了SAR原始信号数据率高、数据量大的特点。由于SAR存储设备容量和数据传输带宽有限，因此将原始数据下传前要进行数据压缩。

考虑到算法性能以及硬件实现的复杂度，目前工程上普遍采用BAQ(BlockAdaptive Quantization，块自适应量化)算法及其改进方法进行SAR原始数据的压缩，例如授权公告号为CN102298137B，名称为“自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法”的中国专利，公开了一种自适应数据率星载SAR原始数据压缩方法，在BAQ算法的基础上，根据分布目标回波的强弱，自适应选择压缩比率，即由已知系统参数计算出区分回波强弱的幅度均值门限电平，对强回波进行BAQ压缩，弱回波直接传输符号位。但是该方法没有关注到SAR原始数据中分层介质的回波弱信号(如次表层回波信号)在压缩解压缩过程中的损失情况。因此，在地下结构与地质构造探测、冰川冰层厚度探测、星体次表层探测等特定的探测场合中，该方法对分层介质的回波弱信号损失较大。此外，该BAQ改进方法对原始数据的实部和虚部进行量化，未能重点保留脉冲压缩及成像等后续的一些信号处理所需的相位信息。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术中存在的不足，提出一种用于地下结构探测的SAR数据压缩方法，旨在减少地下结构探测中分层介质的回波弱信号在压缩中的损失，并可较好地保留脉压成像等后续处理所需的相位信息。

本发明的技术思路是：将SAR原始信号的实部、虚部转为幅度与相位，并对幅度的对数进行BAQ量化，对相位进行均匀量化。

根据以上技术思路，实现本发明目的采取的技术方案，包括如下步骤：

(1)判断SAR原始数据的压缩模式：

设置压缩位数为k，同时对输入的SAR原始数据的实部数据I和虚部数据Q的绝对值进行遍历，得到SAR原始数据的最大有效位数，并判断SAR原始数据的最大有效位数是否大于设置的压缩位数k，若是，设定压缩模式为正常模式，并执行步骤(3)，否则，设定压缩模式为截断模式，并执行步骤(2)；

(2)按截断模式对SAR原始数据的实部数据I和虚部数据Q进行压缩：

按SAR原始数据的最大有效位数对实部数据I和虚部数据Q进行截断，并将截断后的实部数据I′和虚部数据Q′作为压缩数据，执行步骤(4)；

(3)将SAR原始数据的实部数据I和虚部数据Q转换成极坐标形式，按正常模式对转换得到幅度数据A和相位数据P进行压缩：

(3a)采用幅度及相位转换公式，将SAR原始数据的实部数据I和虚部数据Q转换为极坐标形式，得到幅度数据A和相位数据P；

(3b)设置幅度数据A的量化位数m，相位数据P的量化位数n，且m≤n，m+n＝2k；