[发明专利]一种基于FPGA的多编码器高速地震数据并行无损压缩方法

摘要

本发明针对地震数据传输对实时和质量的较高要求，提出了一种基于FPGA的多编码器高速地震数据并行无损压缩方法，运用N阶差分预测编码与改进的LZW算法实现两次压缩，数据压缩可达到原数据的50％以下，压缩速度是原算法的10倍以上。以Spartan6系列xc6slx100t‑2fgg484FPGA为算法硬件实现平台，设计了包含1个数据收发模块和4个压缩模块的并行无损压缩系统方法，带宽可达到4Gbps，为海量地震数据实时压缩提供了参考。

主权项

1.一种基于FPGA的多编码器高速地震数据并行无损压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：A、N阶差分预测编码：使用N阶差分预测编码消除数据之间存在的冗余和减小数据的幅值；B、以改进的LZW算法对预测编码后的值进行再压缩：B1、采用并行查找方式，每次将新字符串与字典中的16个词条进行比较，再采取查找次数截断的方式，设置参数Match‑Count，在查找次数大于Match‑Count以后，如果还没有找到匹配的词条，就认为字典中没有该词条，强行跳出查找过程；B2、选择合适的字典容量并通过FIFO方式对字典进行更新；B3、针对传统LZW算法给不同的码字分配固定码字，改进的算法对不同的码字分配变长长度；C、地震数据并行无损压缩系统实现：由FPGA的5个模块构成地震数据并行无损压缩系统，5个FPGA模块分为两类：FPGA0是第一类，用于数据的输入和输出，码流的汇总、输出和同步管理；FPGA1至FPGA4是第二类，用于数据压缩；所述步骤A具体为：先对采集的原始数据进行的一阶差分，利用后一个数据减前一个数据得到差分数据，即原始数据为：X1、X2、…、Xn，则一阶差分数据为：X1、X2‑X1、…、Xn‑Xn‑1；对一阶差分数据再做一次差分，得到二阶差分为：X1、X2‑X1、X3‑2X2+X1…、Xn‑2Xn‑1+Xn‑2；对二阶差分后的数据再做一次差分，得到三阶差分，以此类推，得到任意阶次的差分预测编码。