BAQ算法在SAR原始数据压缩中的应用研究

研究了用块自适应量化 (BAQ)算法压缩合成孔径雷达 (SAR)原始数据 ,考虑了实际 SAR数据的非零均值。文中给出了算法在信号域内的信号对量化噪声比 (RSQN)和均方根相位误差这两个性能指标的评估结果 ;并给出了 SAR原始数据经 BAQ处理后的成像结果 ;最后提出了一种可与雷达接收机增益控制电路相结合的、压缩比灵活可变的 BAQ方案 。

采用高速DSP实现BAQ算法的应用研究

本文较为详细地介绍了最佳量化的基本方法以及块自适应量化编码的原理 ,同时给出了采用高速DSP芯片技术实现SAR原始数据压缩的原理和实现结果。

星载SAR回波中频采样后直接BAQ的设计

提出了一种星载合成孔径雷达(SAR)回波中频采样后直接分块自适应量化(BAQ)的设计.从理论上证明了中频BAQ的可行性.与中频回波数字下变频后再BAQ的典型结构相比,该设计将数字下变频放到地面进行,简化了电路结构,节省了硬件资源.采用免混频结构时,仿真结果表明:下传数据率相同的情况下两者的性能接近,新方案所耗费的硬件资源不到前者的1/3.

BAQ算法压缩SAR原始数据及仿真实现

该文介绍了合成孔径雷达原始数据压缩的意义和重要性，接着给出了BAQ算法的实现程序．最后，进行了4bitBAQ的压缩仿真和解码成像，对原始数据、4bitBAQ压缩结果进行了成像比较。

BAQ算法详细方案设计及均值求解方法改进

SAR原始回波数据具有独特的概率统计特点,不能用常规去冗余的方法进行压缩。为了解决FPGA内部分块求均值时随样本数量增加、求和溢出的问题,本文以8∶4分块自适应量化(BAQ)压缩算法为例,详细介绍了BAQ算法的详细设计方案,给出了一种适用于硬件开发的BAQ均值求解方法,在信息损失量略微增加的情况下,通过帧数据求和累加求均值的办法,简化了均值求解的复杂性,解决了求和溢出的问题,节省了硬件开销,使BAQ算法更加适用于硬件开发。通过实测数据压缩解压缩,评价该过程的信息损失量,验证了该方法的有效性。

BAQ算法在电子战侦察系统数据压缩中的应用研究

文章将在合成孔径雷达和基站数据压缩中应用的分块自适应量化（BAQ）算法引入电子战侦察系统，实现对中频原始数据的高实时、低失真压缩传输，以降低对硬件接口传输速率的需求，避免出现大数据量传输过程中的阻塞现象。仿真分析表明，BAQ算法可以实现对各通道中频原始数据的有效压缩传输与恢复，DBF后呈现低幅相失真特性，积累后频谱误差较小，对信号检测和参数测量几乎没有影响，可以进行工程应用。

SAR原始数据两种量化压缩方式的性能评估

原始数据压缩是高分辨率SAR需要着重考虑的环节。该文针对目前星载SAR比较常用的4bit量化和8:3bitBAQ两种量化压缩方式,在不同输入功率下对量化信噪比、功率保真能力和目视图像效果这几个方面进行了深入的分析和评估。分析得出,综合各项性能后4bit和8:3bit BAQ的最佳输入功率范围分别为26.1dB～34.9dB和23.5dB～36.5dB,这为星载SAR实际运行中MGC值的设置提供了依据。

部分饱和SAR原始数据压缩

分块自适应量化(BAQ)算法在实际应用中碰到的问题是SAR原始数据含有较多饱和成分的量化。文中分析了BAQ对这类数据产生较大误差的原因。根据数据的特点,提出了一种对传统BAQ进行改良的压缩算法——部分饱和BAQ(FSBAQ).实验表明,这种方法在不改变压缩比的情况下,对存在一定饱和的数据都能提高4.5dB以上的量化信噪比.文中给出了一条选择量化形式的曲线。并给出用传统BAQ算法及该文给出的算法对一块SAR原始数据进行量化和结果对比。

分块自适应量化算法的FPGA实现

详细介绍了采用FPGA实现分块自适应量化(BAQ)算法的设计方法。该设计选用X ilinx公司100万门FP-GA,采用自顶向下的方法,实现了3位长BAQ压缩算法。设计中通过资源共享来降低资源消耗,通过并行和流水来提高处理速度,满足了星载系统小型化、低功耗和高可靠性的要求。与专用DSP方案相比,采用FPGA的实现方案极大地简化了电路设计的复杂性和布线的难度。

星载SAR中频数字接收机的FPGA设计与实现

在现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)中设计与实现了一种星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)中频数字接收机,并对数据形成技术进行了研究。考虑到FPGA乘法器资源有限,在详细分析了中频、采样率和抽取因子三者关系的基础上,实现了不同带宽信号的多相下变频优化结构。为减轻数据下传链路的压力,实现了压缩比可变的分块自适应量化(block adaptive quantization,BAQ)压缩模块。最后给出了设计实例,实验结果证明了方案的有效性:BAQ 8:3输出结果I、Q两路信噪比为14.6 dB,脉压后主瓣展宽只有2‰,积分旁瓣比达到了理论值的93%。

一种基于动态解码的SAR原始数据饱和校正方法

由于星载SAR原始回波数据的量化动态范围通常较小,故实际运行中,原始数据饱和的情况时有发生,成为影响图像质量的重要因素之一。该文针对星载SAR常用的均匀量化和分块自适应量化(BAQ)压缩两种方式,分别提出了基于动态解码的饱和校正方法,有效减小了图像的饱和功率损失,提高了SAR图像辐射精度,并改善了图像信噪比。仿真结果验证了该文方法的有效性。

基于2D实值离散Gabor变换的SAR原始数据压缩

该文采用时频分析的方法,结合合成孔径雷达(SAR)原始数据的线性调频特性,提出了一种基于2D实值离散Gabor变换的SAR原始数据压缩方法。该方法对I,Q两路原始数据进行分块,先对每一块进行二维实值离散Gabor变换(2D-RDGT),在时频平面内对各频率平面根据方差进行比特分配,然后采用BAQ量化各频率平面。用同一块数据进行压缩解压缩成像实验并与已有的方法进行比较,实验结果表明该文提出的方法在数据域和图像域的性能都优于已有的方法。

分块自适应量化算法的仿真和实现

介绍了分块自适应量化(BAQ)算法的基本原理,结合机载合成孔径雷达(SAR)原始数据,对其分布特性、均值、量化信噪比等进行了分析,给出了3bitBAQ的压缩仿真和解码成像,并对原始数据、3bitBAQ压缩结果进行了成像比较。研究了该算法在FPGA内的实现方法。

星载SAR原始数据实用化数据域压缩算法量化与饱和误差解析

给出了实用化压缩算法(分块自适应算法及截取高位算法)数据域量化与饱和误差的解析表达式,建立了实用化压缩算法数据域信噪比与回波信号标准差之间的关系.最后,将理论推导结果与数据仿真结果、实测数据结果相比较,验证了理论推导结果的正确性,该方法为星载SAR原始数据压缩比选取提供了理论指导.

一种SAR原始数据压缩新算法

由于合成孔径雷达(SAR)原始数据的相关性很低,直接压缩原始数据是比较困难的。因此提出一种新算法,先对SAR原始数据做距离聚焦处理,使其在方位向具有较强的相关性,再沿方位向做线性预测,并对预测差值系列做块自适应量化。实验表明,在相同比特率条件下,该算法得到的数据域信噪比和图像域信噪比均比块自适应量化(BAQ)算法高,计算量远小于有关文献给出的距离聚焦后的压缩方法,具有一定实用价值。

一种距离聚焦后的SAR原始数据压缩算法

由于合成孔径雷达(SAR)原始数据的相关性很低,直接压缩原始数据是比较困难的。该文提出一种新算法,先对SAR原始数据作距离聚焦处理,使其在方位向具有较强的相关性,再沿方位向作矢量线性预测,并对预测残差序列作分块自适应量化。结合一组实测SAR原始数据,用3种算法分别进行了压缩和解压缩,并计算了数据域及图像域信噪比,给出了3种压缩算法所成的图像。实验表明,在相同比特率条件下,该文算法得到的数据域信噪比和图像域信噪比均比BAQ算法高。该文算法的计算量远小于有关文献给出的距离聚焦后的压缩方法。

星载SAR原始数据压缩引起的目标辐射误差机理研究

目标的辐射误差是影响SAR图像质量的重要因素。该文提出了一种解析求解SAR原始数据分块自适应量化引起的目标辐射误差的方法。该方法考虑系统热噪声的影响,采用符号函数描述分块自适应量化过程,并通过第1类贝塞尔函数恒等式将回波相位分解为倍频项叠加,经过频域匹配滤波最终推导出目标辐射误差的解析表达式。该文仿真了在已知热噪声条件下,不同幅度的单点和多点目标回波分别采用8:4,8:3,8:2,8:1压缩比压缩时引起的辐射误差,验证了解析表达式的正确性。该文的分析结果为星载SAR系统原始数据压缩方案的选择及地面辐射校正处理提供了重要的理论参考。

高分三号卫星图像质量指标设计与验证

图像质量指标是衡量合成孔径雷达(SAR)卫星成像能力及定量化应用水平的重要指标。在进行高分三号(GF-3)卫星总体设计时,根据海洋、减灾、水利、气象等应用领域的需求,提出了能够兼顾各行业用户典型应用及定量化反演的图像性能要求,确定了几何质量指标和辐射质量指标2类共13项图像质量指标,分析了卫星平台、SAR载荷、空间传输、地面定标及处理等各项因素对图像质量指标的影响,总结了通过卫星总体设计保证各项图像质量指标的方法及手段。GF-3卫星的在轨测试及业务化运行,验证了图像质量指标的符合性,可为后续SAR卫星的研制提供设计参考。

基于块自适应量化的SAR复数图像实时压缩算法

随着合成孔径雷达(SAR)分辨率的提高,实时成像处理器单位时间内产生的图像数据越来越多,需要有效的复数图像压缩算法来降低数据存储、传输的负担。复数图像压缩算法可以在保证数据有效性的前提下减少数据量,复数图像的压缩有相位保持的特殊问题。普通光学图像的压缩方法不适用于复数图像的压缩,同时SAR图像的斑点噪声和相位的随机性也增加了压缩难度。通过考察复数图像数据的特性提出了在消除频率域冗余的基础上使用块自适应量化的SAR复数图像压缩算法。块自适应量化方法很好地适合复数图像数据动态范围大的特性,减小了量化误差。压缩前后SAR图像参数指标,如分辨率、积分旁瓣比、相位干涉效果图等表明,本文的方法可以有效地保留复数图像相位和模值信息,在一些情况下压缩比能够达到16∶1。而且该算法复杂度不高,易于实时实现。

基于中频采样的星载合成孔径雷达的数据处理

研究了基于中频采样的星载合成孔径雷达(synthetic aperture RADAR,SAR)数据处理技术及其FPGA实现.常规星载SAR系统对模拟解调后的视频数据进行采样,然后对数据进行压缩和格式化处理并下传.采用中频采样技术实现星载SAR数据的正交解调和处理,对数字正交解调算法和合成孔径雷达BAQ压缩算法进行分析,完成FPGA的硬件设计和仿真.结果表明,基于FPGA实现星载SAR中频采样的数据处理方法可行.与传统模拟方法相比,中频采样系统性能和可靠性都有提高,是未来星载SAR数据处理的发展趋势.