[发明专利]合成孔径雷达原始数据非线性压缩器

说明书

本发明属于合成孔径雷达，特别是星载合成孔径雷达的非线性压缩器。

合成孔径雷达(SAR)作为一种广泛应用的微波遥感手段经过几十年的研究和发展，已经从机载系统发展到星载系统。由于SAR系统的工作特点，大数据量导致的卫星到地面的高数据传输速率问题成为发展星载SAR所必须解决的一个关键问题。虽然，对于高数据率问题的解决可以从系统指标设计上加以考虑，例如，降低分辨力、测绘带宽等；也可以从图象参数指标的设计上加以考虑，例如，降低图象的动态范围、辐射分辨力等。但是，这些解决数据量问题的考虑都是以最终降低雷达图象的质量为代价的。因此，通过数据压缩技术在尽可能不降低或少降低图象质量的前题下减少数据率的方法得到了越来越多的重视。

在合成孔径雷达系统中，原始数据不同于图象数据，是雷达天线接收到的许多小散射体响应的叠加，可以等效为相互独立的随机变量之和。由于雷达天线照射的面积很大，根据中心极限定理，各小散射体响应的叠加可以近似为高斯分布。对于这种具有高熵的雷达原始数据进行压缩，通常总要引起信息的丢失，从而影响到图象的质量。数据压缩问题实际上就是要根据不同的用途要求，在图象质量和数据压缩算法复杂度以及实现的难易程度之间进行折衷。

已经用在麦哲伦合成孔径雷达和航天飞机合成孔径雷达上的分块浮点量化和分块自适应量化方法都是根据雷达信号的局部统计特性将高比特数据转换为低比特编码的数据压缩方法，见R.Kwok andW.T.K.Johnson，″Block Adaptive Quantization of Magellan SAR Data.″IEEETrans.Geos.and Remote Sensing vol.GES-27.1989.T.H.Joo，D.N.Held，“AnAdaptive Quzntization Method For Burst Mode SAR”IEEE InternationalRadar Conference，1985.Bryan L.Huneycutt“Spaceborne Imaging Radar-Cinstrument”，IEEE Trans.on Geoscience and Remote Sensing，Vol.27，No.2，1989。这两种数据压缩方法都属于自适应量化方法，主要区别在于编码方法略有不同。自适应量化方法是根据计算提取的雷达数据的统计参数进行自适应量化的方法，由于要对雷达回波数据进行时时统计计算，所以硬件电路实现起来比较复杂，其工作原理如图1所示。

本发明的目的是提供一种硬件实现简单，用低比特数据保持雷达信号具有较宽动态范围的非线性压缩器。

本发明的主要特点是合成孔径雷达原始数据信号经A/D量化后直接进入非线性编码器。

本发明电路简单，动态范围宽，特别适用于星载合成孔径雷达的原始数据实时压缩。

附图说明

图1是分块自适应量化压缩器原理

图2是非线性量化的信噪比关系曲线图

图3是非线性压缩器的电路原理图。

下面结合附图详述本发明。在均匀量化中，量化阶距与信号电平大小无关。量化误差的最大瞬时值等于量化阶距的一半。所以信号电平越低，信噪比越小；信号电平越高，信噪比越大。当然，当信号电平超过一定范围时，会产生过饱和噪声使信噪比下降。

非线性量化器的想法就是针对克服均匀量化器的不足而产生的。我们希望量化阶距能跟随输入信号电平的大小而改变。在信号电平低时，用小的量化阶距量化，对高电平信号则用大的量化阶距量化。这样就使输入信号与量化噪声之比在小信号到大信号的整个范围内基本上一致，并且对大信号进行量化所需的量化级数比均匀量化时少得多。