[發明專利]抗飽和的SAR原始數據Nbit均勻量化動態解碼方法

有效

• 申請號: 201110140364.6
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102798859A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 仇曉蘭;胡東輝;雷斌;丁赤飚
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及合成孔徑雷達信號處理技術領域，是一種抗飽和的SAR原始數據Nbit均勻量化動態解碼方法。

背景技術

AD量化是數字系統必不可少的環節，合成孔徑雷達(SAR)也需要首先對天線接收的回波進行采樣和量化，然后進行數據的存儲或傳輸。鑒于系統復雜性的考慮，SAR經常采用Nbit均勻量化，如RadarSAR-I采用4bit均勻量化，ERS-1/2采用5bit均勻量化。然而，Nbit均勻量化的動態范圍受bit數N的限制，僅為[-2^N-1+0.5，2^N-1-0.5]，當AD量化輸入的回波信號過大、大量數據超過均勻量化的動態范圍時，便會發生數據的量化飽和。飽和不僅會帶來圖像功率的損失，使SAR圖像輻射精度降低，還會導致量化信噪比的降低，嚴重影響圖像質量。由于不同地物的后向散射系數差別很大，如海面與城區可以相差25dB甚至更大，可見SAR回波數據的動態范圍很大。因此，通常首先將接收天線接收的回波進行增益控制，以使量化輸入信號功率保持在比較合適的范圍。現有技術中常采用手動增益控制(MGC)(即根據SAR照射場景的先驗知識預測增益控制值，人工輸入至SAR控制參數中進行增益控制)，或自動增益控制(AGC)(即根據前一時段接收信號的功率生成增益控制值控制下一時段的回波接收)。然而，當先驗信息不足或者場景變化劇烈時，量化飽和的現象往往無法避免，因此抗量化飽和方法對于提高SAR圖像質量是非常有益的。

在現有的抗量化飽和技術中，通常采用優化量化方法，如采用非均勻的分塊自適應量化(BAQ)方法(參見文獻[1]，Ronald?Kwok，William?Jobnson，”Block?Adaptive?Quantization?of?Magellan?SAR?Data”，IEEETRANSACTIONS?ON?GEOSCIENCE?AND?REMOTE?SENSING.VOL.27.NO.4.JULY1989，pp：375-383)或者改進的BAQ方法(參見文獻[2]，趙宇鵬等，“部分飽和SAR原始數據壓縮”，《電子與信息學報》，vol.26，No.3，2004年3月，pp：389-494)。然而上述優化的量化方法均需增加硬件系統的復雜性。雖然目前國際上現役的星載或機載SAR系統有的已采用了BAQ等優化方法，但Nbit(如4bit，6bit和8bit)均勻量化仍是目前采用非常普遍的量化方法。因此需要一種針對現有Nbit均勻量化系統的抗飽和方法(或稱飽和校正方法)。

發明內容

本發明的目的是提供一種抗飽和的SAR原始數據Nbit均勻量化動態解碼方法，以提高現有SAR系統Nbit均勻量化的抗飽和能力，減小量化功率損失，提高量化信噪比，從而提高SAR圖像質量。

為了達到上述目的，本發明的技術解決方案是：

一種抗飽和的SAR原始數據Nbit均勻量化動態解碼方法，包括如下步驟：

1)通過仿真計算得到高斯分布信號Nbit均勻量化的輸出功率與輸入功率的對應曲線；

2)對Nbit均勻量化的SAR原始回波數據進行分塊，并對每塊數據進行常規的均勻量化下的解碼，即將碼值為n的數據解碼為n-2^N-1+0.5，其中N為量化bit數；

3)統計每個回波數據塊的Nbit均勻量化輸出功率，根據1)所得到的曲線，通過插值的方法得到該數據塊的量化輸入功率及方差σ；其還包括：