【摘 要】
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雷达作为一种无线电探测设备,广泛应用于航空航天、地质勘测、天气预报等领域。随着雷达分辨率的不断提高,雷达原始回波数据量激增,给数据传输及存储带来巨大压力,数据压缩是解决这一问题的有效手段。雷达原始回波数据一般以双精度浮点数据表示,具有宽动态、高精度、高熵值的特性,与一般的整型数据相比压缩难度更大。为此,本文围绕双精度浮点雷达原始回波数据高保真压缩展开研究,提出一种精准预测的无损压缩算法、一种保真度
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雷达作为一种无线电探测设备,广泛应用于航空航天、地质勘测、天气预报等领域。随着雷达分辨率的不断提高,雷达原始回波数据量激增,给数据传输及存储带来巨大压力,数据压缩是解决这一问题的有效手段。雷达原始回波数据一般以双精度浮点数据表示,具有宽动态、高精度、高熵值的特性,与一般的整型数据相比压缩难度更大。为此,本文围绕双精度浮点雷达原始回波数据高保真压缩展开研究,提出一种精准预测的无损压缩算法、一种保真度可控的有损压缩算法,具体内容如下:首先,本文从时域、频域、统计、相关性等角度对双精度浮点雷达原始回波数据特性进行了实验分析。实验表明,双精度浮点雷达原始回波数据具有强度变化剧烈、频谱成分复杂、信源熵值高、相邻径向数据相关性强的特性。进一步,结合以上数据特性,总结了双精度浮点雷达回波数据压缩和整数图像数据压缩的异同。其次,针对宽动态、高精度、高熵值雷达回波数据无损压缩问题,以浮点数据压缩算法FPZIP（Floating-Point ZIP）为基础,结合了雷达原始回波数据相邻脉冲序列采样和相邻距离门采样之间的相关性,提出数据空间重排、预测器优化、符号归一化三种改进方案,形成改进型的双精度浮点雷达原始回波数据无损压缩算法。实验结果表明,本文算法较FPZIP算法压缩比提升了6.54%,较通用型数据无损压缩算法7Z、GZIP、BZIP,压缩比分别提升了8.98%、12.68%、15.36%。最后,针对宽动态、高精度、高熵值数据高保真、高倍率有损压缩问题,分析了常规的双精度浮点数尾数截断方式无法保证数据整体重建质量的局限,利用图像压缩方法JPEG的变换思想,结合浮点雷达回波数据与整型图像数据差异,采用雷达数据重排、浮点数据转换、嵌入式编码等方法,提出一种保真度可控的双精度浮点雷达原始回波数据有损压缩算法。实验表明,在相同压缩比（1.4～7.0）条件下,本算法与常规尾数截断方法相比,峰值信噪比提升了2.10%～21.02%,归一化均方根误差降低了41.73%～80.02%,最大绝对误差降低了22.59%～90.41%。
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