《哨兵1SAR空间数据包协议数据单元》文档对数据包的结构进行了详细描述，并提供了用户数据的格式和解码算法。

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今天介绍的内容如下：

4 用户数据字段解码

4.1 概述

4.1.1 用于解码的符号

• NRL：归一化重建水平（Normalized Reconstruction Level），用于表示量化雷达样本的重建电平，归一化到标准差为1。

• SF：西格玛因子（Sigma Factor），用于将归一化的样本值上缩放至原始功率水平。

• THIDX：阈值索引（Threshold Index），用于确定解码过程中使用的特定阈值表。

• BRC：比特率代码（Bit Rate Code），表示FDBAQ压缩模式下的比特率。（可以理解成压缩比）

• HCode：霍夫曼码（Huffman Code），包括符号位和霍夫曼编码的幅度。

• MCode：幅度代码（Magnitude Code），表示量化后的幅度值。

• MValue：幅度值（Magnitude Value），实际的幅度大小。

• SCode：样本代码（Sample Code），用于表示解码后的样本值。

• SValue：样本值（Sample Value），解码得到的最终样本值。

• NQ：样本对数（Number of Quads），数据包中复数样本的数量。

• NB：BAQ块数（Number of BAQ Blocks），表示数据包中BAQ压缩块的数量。

• NW：（16位）字数量（Number of Words），表示数据部分中16位字的总数。

• Sign：符号位，表示样本是正数还是负数。

• b：BAQ块索引（BAQ Block Index），用于在解码过程中标识特定的BAQ块。

• k：量化级别数（Number of Quantisation Levels），在量化过程中使用的级别数量。

4.1.2 解码原理

解码用户数据字段中的压缩雷达样本（I或Q分量）的原理在图4-1中展示。

对于“A旁路”或“仅解采样”用户数据（格式类型A和B），不需要特定的雷达样本值重建，因为样本的幅度代码（MCode）与幅度值（MValue）相同。

图4-1: 压缩代码的解码原理

• FDBAQ解码（格式类型D）

• BAQ解码（格式类型C）

• 旁路和仅解采样（格式类型A & B）

4.2 数据格式类型A和B的解码（“Bypass"或"Decimation Only”）

数据格式类型A和B的描述见表4.2-1。

每个通道的16位字的数目NW是相同的，由以下公式给出：

10位样本代码（SCode）由1位符号位后跟9位幅度代码（MCode）组成。
在IE、IO、QE、QO通道中每个样本值的重建如下：

例如：

𝑆𝐶𝑜𝑑𝑒(二进制)=10 1011 1100 (二进制)

𝑆𝐶𝑜𝑑𝑒(无符号)=𝑀𝐶𝑜𝑑𝑒=188

𝑆𝑖𝑔𝑛=1（1位符号位）

𝑆𝑉𝑎𝑙𝑢𝑒=−188

样本对齐： 在PRI范围内的复数样本序列将通过以下方式排列4个通道（IE、IO、QE、QO）的样本值来获得：

4.3 数据格式类型C的解码（“解采样 + BAQ”）

数据格式类型C与4.2节中描述的类似。然而，由于BAQ压缩，SCodes更短。

此外，在通道数据部分，BAQ编码的数据被组织在BAQ块中。每个BAQ块都有一个与之关联的8位阈值索引，包含在QE通道数据中。

格式类型C数据的排列方式如表4.3-1所示。

BAQ块的数量NB是：

IE、IO和QO通道的16位字的数量NW是：

QE通道的16位字的数量NW与其它通道不同，因为它包括每个BAQ块的8位阈值索引：

图4-2: 数据格式类型C的解码

图4-3: 每个BAQ块b的SCode提取
每个BAQ块包含128个SCodes，除了最后一个BAQ块，它包含的SCodes数量为NQ-128*(NB-1)

图4-4: 从SCode重建样本值

图4-4中的样本值重建可以按照简单重建或标准重建执行，这取决于BAQ块b的阈值索引THIDX的值。所有BAQ模式的详细样本重建法则定义如下：

A3THIDX、A4THIDX和A5THIDX这些值取决于THIDX的数值，它们在附录的第5.2.1节中定义。

NRL和SF的值应在附录第5.2.2节中的相应表格里给出。

示例1（标准重建）：
• BAQ模式：3位（BAQMOD=3）

• 阈值索引 THIDX：130

• 样本代码 SCode：6

• SCode 二进制表示：110

• 符号 Sign：1（表示负数）

• 幅度码 MCode：2

• 归一化重建级别 NRL：1.344

• Sigma 因子 SF：100.58

将给定的值代入公式得到： SValue=(−1)^1×1.344×100.58=−135.1795

示例2（简单重建）：
• BAQ模式：5位（BAQMOD=5）

• 阈值索引THIDX：9

• 样本代码 SCode：27

• SCode 二进制表示：11011

• 符号 Sign：1（表示负数）

• 幅度码 MCode：11

代入公式SValue=(−1)1*11=-11

示例3（简单重建）：
• BAQ模式：5位（BAQMOD=5）

• 阈值索引 THIDX：9

• 样本代码 SCode：15

• SCode 二进制表示：01111

• 符号 Sign：0（(-1)0表示正数）

• 幅度码 MCode：15

代入公式SValue=(-1)^0* (A5THIDX=9)=16.3800

样本对齐：
在PRI（脉冲重复间隔）范围内的复数样本序列将通过以下方式排列4个通道（IE、IO、QE、QO）的样本值来获得：

4.4 数据格式类型D的解码

类型D的数据格式也像4.3节中描述的那样，以BAQ块结构化。

然而，类型D数据是霍夫曼编码的，这在每个BAQ块中引入了不可预测的变长HCode。

类型D数据的排列在表4.4-1中展示。HCode的长度和数量NW在表中用“问号”表示，因为它们是不可预测的，必须在霍夫曼解码过程中确定（见图4-6、图4-7、图4-8、图4-9、图4-10、图4-11）。

表4.4-1如下图所示：

所提出的空间数据包用户数据字段的解码方案在图4-5中展示，HCode的解码过程在图4-6中展示，并且适用的霍夫曼解码树在图4-7至图4-11中展示。

每个BAQ块（NB个块）包含128个HCodes，除了最后一个BAQ块，它包含𝑁𝑄-128×(𝑁𝐵-1)个HCodes。

适用于BRC的五个值的霍夫曼二进制解码树在图4-7到图4-11中展示。

可以通过逐步检查HCode的每个比特位（不包括符号位），并相应地遵循自上而下的二进制霍夫曼解码树中的相同比特模式，直到检测到相关的MCode，从而恢复出MCode。

检测到MCode表示一个HCode模式的结束。紧接着的比特位则表示下一个HCode模式的符号位，以此类推……

样本值从SCode（符号位和MCode）的重建遵循与第4.3节图4-4所示的类似流程。

针对FDBAQ模式下每种比特率的详细样本重建法则（由BRC值指示）定义如下：

B0THIDX、B1THIDX、B2THIDX、B3THIDX和B4THIDX这些值取决于THIDX的值，并且在附录的第5.2.1节中定义。

NRL和SF的值应在附录第5.2.2节中的相应表格里给出。

示例1（标准重建）：

• BRC（比特率控制值）= 2, k=7

• THIDX（阈值索引）= 239

• HCode（霍夫曼码，二进制）= 011 1110

• 符号位（Sign）= 0

• 去除符号位的HCode（二进制）= 11 1110

• MCode（量化码）= 5

• NRL（归一化重建等级）= 2.5084

• SF（Sigma因子）= 237.19

• SValue（样本值）= ((-1)^Sign) * NRL * SF = 594.96

示例2（简单重建）：

• BRC（比特率控制值）= 3, k=10

• THIDX（阈值索引）= 3

• HCode（霍夫曼码，二进制）= 1 1111 1111

• 符号位（Sign）= 1

• 去除符号位的HCode（二进制）= 1111 1111

• MCode（量化码）= 9

• SValue（样本值）= ((-1)^Sign) * 9 = -9

示例3（简单重建）：

• BRC（比特率控制值）= 3, k=10

• THIDX（阈值索引）= 5

• HCode（霍夫曼码，二进制）= 1 1111 1111

• 符号位（Sign）= 1

• 去除符号位的HCode（二进制）= 1111 1111

• MCode（量化码）= 9

• SValue（样本值）= ((-1)^Sign) * 9.4800 = -9.4800

样本对齐：
在PRI（脉冲重复间隔）范围内的复数样本序列将通过以下方式排列4个通道（IE、IO、QE、QO）的样本值来获得：

5 附录

5.1 衰减后样本数量计算的支持表格

存在两个查找表，用于计算衰减后（或在空间数据包中）的复数样本数量：

• 一个查找表是“D”值表，它将根据“C”值（见3.2.5.12节）和滤波器编号（见3.2.5.4节）来索引。

• 另一个查找表是“滤波器输出偏移”表，它将根据滤波器编号来索引。

这些表格在文档的表5.1-1和表5.1-2中展示。

滤波器编号等同于头部参数“RGDECcode”（见3.2.5.4节）。

注意，滤波器及其对应的“滤波器输出偏移”值是SES雷达数据库中的可配置参数。

信息说明：每个滤波器的“滤波器输出偏移”值取决于滤波器的长度NF：

（每个滤波器的NF值在第3.2.5.4节给出）

5.2 样本重建表格

5.2.1 简单重建方法表格

对于特定的THIDX值，将应用简单重建。简单重建在第4.3节和4.4节中的重建法则部分有描述。简单重建法则需要额外的参数A或B，这些参数为不同压缩模式下相关THIDX值定义，在以下表5.2-1中给出。

5.2.2 标准重建方法表格

对于不适用简单重建方案的压缩雷达样本，将通过标准重建方案进行解压缩。标准重建方案需要归一化重建等级（Normalized Reconstruction Levels，简称NRL）和Sigma因子（Sigma Factors，简称SF）的值。这些值在以下小节中定义。

5.2.2.1 归一化重建等级（NRL）

选定的NRL值代表重建样本值归一化到标准偏差等于1。使用表5.2-3中的Sigma因子将归一化样本值上移到SAR原始数据中测量到的真实标准偏差。

NRL表格列在表5.2-2中，将根据量化雷达样本的幅度码（Magnitude Code，简称Mcode）和BAQ模式（见3.2.5.1）进行索引：

• 在BAQ压缩情况下：

o 由BAQMODCode = 3、4或5（分别表示3位、4位或5位BAQ）指示。

• 在FDBAQ压缩情况下（由BAQMODCode = 12、13或14指示）：

o 由IE通道数据的用户数据字段中的BRC值决定。

5.2.2.2 Sigma因子（SF）

Sigma因子用于将归一化到标准偏差等于1的样本值上移到BAQ块中的原始功率水平。Sigma因子列在表5.2-3中，将根据用户数据字段的QE通道数据中的THIDX进行索引。

5.3 校准信号采集时序

校准信号的采集时序基于固定的时序，这只依赖于数据采集中选定的发射脉冲的长度TPL。它不依赖于命令参数SWST和SWL。

时序如图5-1所示。

在校准PRI（脉冲重复间隔）中，CWL（校准波束长度）的值将由仪器自动选择为：

其中，CWL_Delta是仪器雷达数据库[IRD 07]中定义的任务参数。

t26和t9也是仪器雷达数据库[IRD 07]中定义的任务参数。

可以看出，tguard2始终是一个固定值，由任务参数定义，与发射脉冲长度无关。

需要注意的是，发射脉冲信号在其生成时不会被TxM模块采样，因为发射信号需要通过仪器信号路径（例如天线的路径）传播后才能被接收、数字化和在RxM模块中处理。因此，tguard2被应用以覆盖这一信号延迟。

数据包中捕获的校准样本数量可以表示为：

数字滤波器抑制了采集采样窗口中的FIR（有限脉冲响应）滤波器瞬态。数据包中捕获的数据对应于在采集采样窗口开始后采样的𝑡suppr数据。

5.4 EFE和TGU温度校准

5.4.1 TGU温度校准

5.4.2 EFE温度校准