[發明專利]利用樣條函數進行有損壓縮的方法和系統

有效

• 申請號: 201710302706.7
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107147398B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 馬少君;周穎;楊斕;高波
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 溫子云;仇蕾安

本發明公開了一種利用樣條函數進行有損壓縮的方法和系統，壓縮時，利用P階樣條函數對待壓縮信號中的P個數據進行擬合，獲得當前擬合參數；以變換前后的差值在允許范圍之內為條件，獲得當前擬合參數能夠表達的待壓縮信號段A，記錄將該信號段A在時間序列中的位置和當前擬合參數，作為信號段A的壓縮結果；然后按照相同的方式繼續對后續待壓縮信號進行壓縮，直到完成所有待壓縮信號；解壓縮時，利用擬合參數解壓縮信號，利用信號段的位置拼接解壓縮信號。本發明適用于各種偶發監測信號的壓縮、特別是空間瞬態信號的壓縮，尤其適用于信號帶寬遠高于星地通訊帶寬的空間瞬態信號的壓縮，使其數據量大為縮小。

技術領域

本發明屬于空間環境監測領域，具體涉及一種利用樣條函數進行時間序列有損壓縮的方法和系統。

背景技術

隨著空間電子科技水平提高，使得在空間數百兆級高速數據采集和測量成為可能，但是寶貴的衛星電子存儲空間和有限的星地通訊鏈路帶寬無法完成如此大數據量的存儲和傳輸。

為了減少數據傳輸量，可以對數據進行壓縮。但是現有的壓縮方案運算資源消耗量太大，壓縮結果也不夠小，不適用于數百兆級高速數據的壓縮處理。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種利用樣條函數進行時間序列有損壓縮的方法和系統，能夠有效減少壓縮算法消耗的資源，最大程度上減小壓縮文件的體積，適用于空間瞬態在軌監測信號的壓縮和下傳。該方案也用于其他類似特征信號的采集處理。

為解決上述技術問題，本發明具體實現方案如下：

一種利用樣條函數進行有損壓縮的方法，包括：

步驟一、壓縮時，利用樣條函數對待壓縮信號中的P個數據進行擬合，獲得當前擬合參數，P為樣條函數的階數；以變換前后的差值在允許范圍之內為條件，獲得當前擬合參數能夠表達的待壓縮信號段A，記錄將該信號段A在時間序列中的位置和當前擬合參數，作為信號段A的壓縮結果；然后按照相同的方式繼續對后續待壓縮信號進行壓縮，直到完成所有待壓縮信號；

步驟二、解壓縮時，利用擬合參數解壓縮信號，利用信號段的位置拼接解壓縮信號。

優選地，所述步驟一包括：

步驟11、待壓縮信號為長度為N的輸入序列x(n),n＝1,2,…,N，設參數初始值n₀＝1,n₁＝P+1，m＝n₀；

步驟12、從待壓縮信號的序列中提取數組序列x(n₀),x(n₀+1),…,x(n₁)進行P階多項式擬合，獲得當前擬合參數c₀、c₁、…、c_P；

步驟13、采用變換公式y(n)＝c₀+c₁n+…+c_Pn^P計算y(m)；

步驟14、如果|y(m)-x(m)|ε，ε為設定的誤差范圍，則令m自加1，返回步驟13；否則，保存n₀,c₀,c₁,...,c_P作為壓縮算法的輸出；然后，令n₀＝n₁，n₁＝n₀+P，m＝n₀，返回步驟12；

當上述步驟11～步驟14將序列處理到最后一個數據點時，則通過補零的方式將用于擬合的序列長度延長至n₁，然后進行P階多項式擬合，獲得當前擬合參數c₀、c₁…c_P后，保存n₀,c₀,c₁,...,c_P和n₁值。