專利名稱：一種雷達信號無損壓縮的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機科學領域的應用軟件技術，尤其是一種改進的雷達信號無損壓縮的方法。
背景技術：
隨著雷達技術的發(fā)展，海量雷達信號實時采集的特點愈發(fā)明顯。如部分雷達單通道數(shù)據(jù)采樣率高達IOMHz以上，則每小時內(nèi)僅該通道即需存儲高達35. 15GB的數(shù)據(jù)。因此，海量雷達信號實時壓縮技術極為重要。目前，無論國內(nèi)還是國外，針對雷達信號的壓縮方法主要有以下三種(I)基于光學圖像壓縮方法的雷達信號有損壓縮。該類壓縮方法主要針對兩坐標脈沖體制雷達信號，利用該類雷達信號的二維視覺特性，采用光學圖像壓縮方法，如經(jīng)典的·JPEG算法和JPEG2000算法。其優(yōu)勢在于壓縮比較高。劣勢在于算法中通過量化高頻分量提升壓縮比，使得弱小信號在時域上出現(xiàn)了目標特征展寬的特點，從而影響了后期的信號分析(如恒虛警處理和點跡提取等)。(2)基于經(jīng)典無損壓縮方法的雷達信號壓縮。該類壓縮方法將雷達信號視為一維信源，利用信號幅值的出現(xiàn)概率進行壓縮。常引用的無損壓縮算法有哈夫曼編碼、LZff(Lempel Ziv Weilch)編碼、游程編碼等。哈夫曼編碼的缺點在于無法預測信源概率分布。LZW編碼的缺點在于不適合部分雷達信號，壓縮后信源尺寸可能大于原信源。游程編碼一般結合其他編碼方法使用。(3)基于信源處理的有損壓縮雷達信號壓縮。該類壓縮方法采用經(jīng)典的雷達信號處理方法，如恒虛警濾波和卡爾曼濾波等，濾除了大量噪聲信號。在此基礎上，無論采用光學圖像壓縮方法，還是經(jīng)典無損壓縮方法，都可以獲取較好的壓縮效果。其缺陷在于濾波器可能導致弱小目標丟失。因此，該方法具有一定局限性故，需要一種新的技術方案以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種具有良好的通用性、良好的壓縮比、良好的靈活性的雷達信號無損壓縮的方法。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明雷達信號無損壓縮的方法可采用如下技術方案一種雷達信號無損壓縮的方法，壓縮過程中，首先對雷達信號進行壓縮率預測，對于適宜壓縮的雷達信號直接進行LZW壓縮；對于不適宜壓縮的雷達信號則先進行BWT變換，之后再LZW壓縮。與背景技術相比，本發(fā)明雷達信號無損壓縮的方法具有良好的通用性、良好的壓縮比、良好的靈活性。


圖I是本發(fā)明雷達信號無損壓縮的方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。請參閱圖I所示，本發(fā)明公開一種雷達信號無損壓縮的方法，壓縮過程中，首先對雷達信號進行壓縮率預測，對于適宜壓縮的雷達信號直接進行LZW壓縮；對于不適宜壓縮的雷達信號則先進行BWT變換，之后再LZW壓縮。所述的對雷達信號進行壓縮率預測，針對LZW算法的壓縮率預測基本原理，是建立在平均字符串匹配長度L(Xi)隨著壓縮數(shù)據(jù)量的增長呈對數(shù)遞長的測試結果上。將L(Xi) 定義為L(Xi) =aX In(Xi) +b(I)式中，Xi是壓縮單元的壓縮字符數(shù)；In(Xi)是自然對數(shù)。a和b是待定參數(shù)。壓縮率預測的過程為對雷達信號的1%、2%、3%、4%、5%和6%數(shù)據(jù)量進行LZW壓縮，同時統(tǒng)計L(Xi)和Xi ;對1%、2%、3%、4%、5%和6%時的(L(Xi), Xi)進行最小二乘估計，求出a和b。進而根據(jù)式(I)預測N字節(jié)雷達信號的UXJ。進一步的，根據(jù)式(2)預測N字節(jié)雷達信號的壓縮率為CR = I OOx (I-(Iogfice/ (L(Xi)XS)))⑵Dicsize是LZW編碼中的串表長度，CR即是N字節(jié)長度雷達信號的預測壓縮率。其中，采用所述的壓縮率預測算法進行壓縮率預測后，當信源預測壓縮率小于O. 9時，采用BWT算法對信源進行交織變換，BffT變換步驟為(a)對N字節(jié)長字符串S逐個移位，組成NXN字符串矩陣M ；(b)逐列地，每列按照同一列字符大小對N個字符串排序，獲得字符串矩陣M’ ；(c)字符串矩陣M，最后一列字符串L即變換結果。對經(jīng)過BWT變換后的雷達信號信源進行LZW變換，LZff壓縮步驟如下所述(I)讀取首字符作為字符串；(II)讀取一個字符作為字符；(III)如果“字符串+字符”在串表中，則“字符串=字符串+字符”；(IV)如果“字符串+字符”不在串表中，輸出字符串的碼值；將“字符串+字符”添加到串表中；字符串等于字符；如果信源中仍有字符，跳回步驟(II)繼續(xù)進行；如果信源中沒有字符，則輸出字符串的碼值，LZW編碼結束。其中，采用所述的壓縮率預測算法進行壓縮率預測后，當信源預測壓縮率大于O. 9時，直接進行所述的LZW編碼。相對于傳統(tǒng)的雷達信號壓縮算法，本發(fā)明的特點在于(I)良好的通用性。由于將雷達數(shù)據(jù)視為一維信源，根據(jù)雷達信號幅值進行聚類排序和壓縮，對于各種新型雷達，如三坐標脈沖體制雷達、相控陣雷達、合成孔徑雷達等，都可以采用該方法進行無損壓縮。
(2)良好的壓縮比。傳統(tǒng)的雷達信號無損壓縮方法，僅僅采用經(jīng)典的壓縮算法直接處理，忽略了通過變換信源構成來獲取更好的幅值分布特性，以提高雷達信號的壓縮比。(3)良好的靈活性。從全局的角度看，該算法克服了 BWT算法變換時間長的缺陷，僅需要對局部信源進行BWT變換，又克服了 LZW算法不適合部分局部信源分布的特點，從而 達到整體性能的優(yōu)化。
權利要求
1.一種雷達信號無損壓縮的方法，其特征在于壓縮過程中，首先對雷達信號進行壓縮率預測，對于適宜壓縮的雷達信號直接進行LZW壓縮；對于不適宜壓縮的雷達信號則先進行BWT變換，之后再LZW壓縮。
2.如權利要求I所述的雷達信號無損壓縮的方法，其特征在于所述的對雷達信號進行壓縮率預測，針對LZW算法的壓縮率預測基本原理，是建立在平均字符串匹配長度L (Xi)隨著壓縮數(shù)據(jù)量的增長呈對數(shù)遞長的測試結果上^fL(Xi)定義為 L (Xi)=B X In (Xi)+b 式中，Xi是壓縮單元的壓縮字符數(shù)；In(Xi)是自然對數(shù)。a和b是待定參數(shù)。
壓縮率預測的過程為對雷達信號的1%、2%、3%、4%、5%和6%數(shù)據(jù)量進行LZW壓縮，同時統(tǒng)計L(Xi)和Xi ;對1%、2%、3%、4%、5%和6%時的(L(Xi), Xi)進行最小二乘估計，求出a和b ;進而預測N字節(jié)雷達信號的L(Xi);進一步的，根據(jù)下面的公式預測N字節(jié)雷達信號的壓縮率為 Ci = IOOx (I- (IogfrfctV (L(X1)X 8))) Dicsize是LZW編碼中的串表長度，CR即是N字節(jié)長度雷達信號的預測壓縮率。
3.如權利要求2所述的雷達信號無損壓縮的方法，其特征在于采用權利要求2所述的壓縮率預測算法進行壓縮率預測后，當信源預測壓縮率小于O. 9時，采用BWT算法對信源進行交織變換，BffT變換步驟為 (a)對N字節(jié)長字符串S逐個移位，組成NXN字符串矩陣M； (b)逐列地，每列按照同一列字符大小對N個字符串排序，獲得字符串矩陣M’； (c)字符串矩陣M’最后一列字符串L即變換結果； 對經(jīng)過BWT變換后的雷達信號信源進行LZW變換，LZff壓縮步驟如下所述 (I)讀取首字符作為字符串； (II)讀取一個字符作為字符； (III)如果“字符串+字符”在串表中，則“字符串=字符串+字符”； (IV)如果“字符串+字符”不在串表中，輸出字符串的碼值；將“字符串+字符”添加到串表中；字符串等于字符； 如果信源中仍有字符，跳回步驟(II)繼續(xù)進行；如果信源中沒有字符，則輸出字符串的碼值，LZW編碼結束。
4.如權利要求3所述的雷達信號無損壓縮的方法，其特征在于在于采用權利要求2所述的壓縮率預測算法進行壓縮率預測后，當信源預測壓縮率大于O. 9時，直接進行如權利要求3所述的LZW編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雷達信號無損壓縮的方法，壓縮過程中，首先對雷達信號進行壓縮率預測，對于適宜壓縮的雷達信號直接進行LZW壓縮；對于不適宜壓縮的雷達信號則先進行BWT變換，之后再LZW壓縮。該方法具有良好的通用性、良好的壓縮比、良好的靈活性。
文檔編號G01S7/02GK102890268SQ20121038526
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權日2012年10月11日
發(fā)明者劉文松, 茅文深, 徐勇, 陳圖強, 張伯生, 付玉爽 申請人:南京萊斯信息技術股份有限公司