本發(fā)明涉及雷達數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法、介質(zhì)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、雷達的數(shù)據(jù)其實是二維圖像，由于觀察的角分辨率和距離分辨率越小，形變監(jiān)測的粒度越小，監(jiān)測預(yù)警的效果越好，因此雷達的監(jiān)測數(shù)據(jù)是分辨率非常高的二維圖像，這一方面增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間，同時對歷史數(shù)據(jù)的存儲、查詢等都造成了挑戰(zhàn)。

2、目前的技術(shù)都是直接存儲雷達的圖像數(shù)據(jù)，或者將其按照固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲為二進制文件，也有少部分是將雷達數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫中。但是由于地基合成孔徑雷達經(jīng)常用于在線監(jiān)測場景，監(jiān)測的數(shù)據(jù)會隨著監(jiān)測周期的增加而快速增加。假設(shè)雷達的分辨單位為1000×1000，每個分辨單位存儲的是形變數(shù)據(jù)(4字節(jié))，那么一幀數(shù)據(jù)的大小為3.81mb，假設(shè)每5分鐘監(jiān)測一次，那么一天的數(shù)據(jù)量就有24×60÷5×3.81mb≈1.07gb，監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速增加給存儲空間增加了很多的壓力，且數(shù)據(jù)的查詢會隨著數(shù)據(jù)量的增加而變的緩慢，不利于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和預(yù)警分析。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，旨在解決現(xiàn)有的雷達數(shù)據(jù)存儲空間大、數(shù)據(jù)查詢緩慢的問題，具體技術(shù)方案如下：

2、本發(fā)明提供一種地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，包括如下步驟：

3、s1：獲取n次連續(xù)的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到原始數(shù)據(jù)；并將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為n通道的圖像，其中：n取2至10的自然數(shù)；地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)包括地基雷達全部網(wǎng)格單元的信息，網(wǎng)格單元包含距離向坐標、角度向坐標和真實形變值，且網(wǎng)格單元與圖像的像素一一對應(yīng)；

4、s2：構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

5、s3：將n通道的圖像輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中輸出得到n通道的輸出值；

6、s3.1、獲取n通道的圖像中的各像素坐標；

7、s3.2、采用兩個對稱的三角波函數(shù)分別對各像素坐標進行位置編碼得到多維位置編碼張量；

8、s3.3、分別對各像素對應(yīng)的n通道的真實形變值進行歸一化處理得到n通道的形變值張量；

9、s3.4、將多維位置編碼張量輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進行訓(xùn)練得到n通道的輸出值ox；

10、s4：將n通道的真實形變值和n通道的輸出值ox輸入損失函數(shù)，計算得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的損失，若損失小于設(shè)定閾值，則保存神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，并得到壓縮后的數(shù)據(jù)；否則根據(jù)損失反向梯度調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，令x＝x+1并返回s3.4，其中：x取大于等于1的自然數(shù)。

11、可選地，所述s3.1中，像素坐標為(r,θ)，其中：r為網(wǎng)格單元的距離向坐標，r取1至row的自然數(shù)，row為地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)中距離向的分辨率；θ為網(wǎng)格單元的角度向坐標，θ取1至col的自然數(shù)，col為地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)中角度向的分辨率。

12、可選地，所述s3.2中，兩個對稱的三角波函數(shù)的具體公式分別為：

13、

14、f1(x,i)和f2(x,i)是對稱的三角波函數(shù)，取值范圍為[-1,1]；x為輸入值，取r或θ；t為周期，i為設(shè)定系數(shù)，i取[3,20]；

15、所述s3.2中，多維位置編碼張量γ(x)的具體公式為：

16、γ(x)＝|f1(r,i)，f2(r,i)，f1(θ,i)，f2(θ,i)|。

17、可選地，所述s3.3中，歸一化處理的具體公式為：

18、

19、其中：dk為某一網(wǎng)格單元歸一化處理后第k個通道的形變值；dk為某一網(wǎng)格單元第k個通道的形變值，k取1至n的自然數(shù)；λ為地基合成孔徑雷達的電磁波波長。

20、可選地，所述s4中，損失函數(shù)l的具體公式為：

21、l＝αld+βlsum；

22、

23、lsum＝||so-sd||2；

24、其中：ld表示某一像素的輸出值與真實形變值之間的誤差；α為ld的權(quán)重系數(shù)，0<α<1；β為lsum的權(quán)重系數(shù)，β＝1-α；so為某一像素n通道的輸出值之和，ok為第k個通道的輸出值；sd是某一像素n通道的真實形變值之和，lsum表示so與sd之間的誤差。

25、可選地，所述地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法還包括：

26、s5：根據(jù)像素坐標恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，具體是：

27、s5.1、輸入多維位置編碼張量，并經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算壓縮后的數(shù)據(jù)中各像素對應(yīng)的輸出ox；

28、s5.2、根據(jù)歸一化處理將各像素n通道的輸出值ox分別轉(zhuǎn)化為各網(wǎng)格單元對應(yīng)的真實形變值，得到原始數(shù)據(jù)。

29、可選地，所述s2中構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為四層的全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，且每一層全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均經(jīng)過一激活層，激活層的激活函數(shù)采用relu函數(shù)；所述s4中的設(shè)定閾值為ε，e-5≤ε≤5e-4

30、本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序指令，當所述計算機程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法。

31、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括：至少一個處理器、至少一個存儲器以及存儲在所述存儲器中的計算機程序指令，當所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行如上所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法。

32、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案采用對稱三角波函數(shù)對圖像的各像素坐標進行位置編碼，然后通過全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型隱式表達位置編碼張量和形變值張量對應(yīng)關(guān)系的函數(shù)，從而實現(xiàn)多次地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)的壓縮，且有效地縮減了地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲空間，便于數(shù)據(jù)查詢。

33、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

技術(shù)特征：

1.一種地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述s3.1中，像素坐標為(r,θ)，其中：r為網(wǎng)格單元的距離向坐標，r取1至row的自然數(shù)，row為地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)中距離向的分辨率；θ為網(wǎng)格單元的角度向坐標，θ取1至col的自然數(shù)，col為地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)中角度向的分辨率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述s3.2中，兩個對稱的三角波函數(shù)的具體公式分別為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述s3.3中，歸一化處理的具體公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述s4中，損失函數(shù)l的具體公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于，所述s2中構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為四層的全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，且每一層全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均經(jīng)過一激活層，激活層的激活函數(shù)采用relu函數(shù)；所述s4中的設(shè)定閾值為ε，e-5≤ε≤5e-4。

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，其上存儲有計算機程序指令，當所述計算機程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至6中任一項所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：至少一個處理器、至少一個存儲器以及存儲在所述存儲器中的計算機程序指令，當所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1至6中任一項所述的地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及雷達數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，提供一種地基雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)壓縮方法，包括S1：獲取原始數(shù)據(jù)；并將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為N通道的圖像；S2：構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；S3：將圖像輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中得到輸出值；S3.1、獲取圖像中的各像素坐標；S3.2、對各像素坐標進行位置編碼得到多維位置編碼張量；S3.3、分別對真實形變值進行歸一化處理得到形變值張量；S3.4、將多維位置編碼張量輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中得到輸出值；S4：將真實形變值和輸出值輸入損失函數(shù)，計算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的損失，若損失小于設(shè)定閾值，則保存神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，并得到壓縮后的數(shù)據(jù)；否則根據(jù)損失反向梯度調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，返回S3.4。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)多次數(shù)據(jù)壓縮，且縮減了存儲空間，便于查詢。

技術(shù)研發(fā)人員：沈向前,杜年春,黃毅,謝翔
受保護的技術(shù)使用者：中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6