本申請涉及信號處理，尤其涉及一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮方法及裝置。

背景技術：

1、現有的海洋監測設備采集信號后對原始信號進行存儲，長時水下監測時需要大容量存儲設備，而存儲設備相對于海洋監測設備而言功耗占比大，因而造成長時海洋監測設備功耗大、電池多導致體積大不利于布放回收、且成本高的問題。

2、對于低功耗需求的水下主節點和多個子節點之間的通信帶寬相對于采集原始數據量不足。

3、鑒于此，如何提供一種適用于海洋監測設備的無損水聲信號壓縮方法，降低海洋監測設備的數據存儲容量以及通信帶寬，從而降低海洋監測設備的功耗、體積和成本，使得海洋監測設備更趨于實用，成為當前亟需解決的技術問題。

技術實現思路

1、本申請實施例提供一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮方法，一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮裝置，用于解決當前設備存儲容量需求大、功耗高、體積大、成本高的問題。

2、在本申請實施例的第一方面，提供一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮方法，包括：

3、將海洋水聲信號經過前端放大濾波調理后，采集信號形成數據流，并將所述采集信號數據流按時間順序分段進行一次打包，其中，在進行所述一次打包時為信號注入包頭信息和包尾信息；

4、對包內載荷數據進行壓縮，壓縮完成后進行二次打包，其中，所述二次打包，為對一次打包信息進行更新打包，更新包頭載荷長度信息，包頭加入整個數據段的均值信息、以及壓縮后單個數據占用空間大小信息、載荷數據crc校驗信息；

5、將二次打包后的數據包存入信號存儲模塊，其中，所述數據包的幀格式為第一次打包的包頭、整個數據段的均值信息、壓縮后單個數據占用空間大小信息、載荷數據crc校驗信息、以及壓縮后的載荷數據。

6、在本申請實施例的第二方面，提供一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮裝置，包括：

7、一次打包模塊，被配置為將海洋水聲信號經過前端放大濾波調理后，采集信號形成數據流，并將所述采集信號數據流按時間順序分段進行一次打包，其中，在進行所述一次打包時為信號注入包頭信息和包尾信息；

8、二次打包模塊，被配置為對包內載荷數據進行壓縮，壓縮完成后進行二次打包，其中，所述二次打包，為對一次打包信息進行更新打包，更新包頭載荷長度信息，包頭加入整個數據段的均值信息、以及壓縮后單個數據占用空間大小信息、載荷數據crc校驗信息；

9、存儲模塊，被配置為將二次打包后的數據包存入信號存儲模塊，其中，所述數據包的幀格式為第一次打包的包頭、整個數據段的均值信息、壓縮后單個數據占用空間大小信息、載荷數據crc校驗信息、以及壓縮后的載荷數據。

10、本申請提供了一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮方法，包括：首先，將海洋水聲信號經過前端放大濾波調理后，采集信號形成數據流，并將所述采集信號數據流按時間順序分段進行一次打包，其中，在進行所述一次打包時為信號注入包頭信息和包尾信息；然后，對包內載荷數據進行壓縮，壓縮完成后進行二次打包，其中，所述二次打包，為對一次打包信息進行更新打包，更新包頭載荷長度信息，包頭加入整個數據段的均值信息、以及壓縮后單個數據占用空間大小信息、載荷數據crc校驗信息；最后，將二次打包后的數據包存入信號存儲模塊，其中，所述數據包的幀格式為第一次打包的包頭、整個數據段的均值信息、壓縮后單個數據占用空間大小信息、載荷數據crc校驗信息、以及壓縮后的載荷數據。

11、應用本申請實施例提供的適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮方法，可以有效壓縮海洋監測數據，降低單位值守時間內所需的數據存儲容量，且該方法計算量小、實現簡單，不需要改變現有海洋監測設備的硬件，只需要在現有海洋監測設備增加本無損壓縮方法軟件模塊，且增加該軟件模塊對海洋監測設備的功耗增加可以忽略。在海洋監測設備中功耗占比最大的就是數據存儲模塊，該方法通過降低單位時間內存儲模塊的寫入數據量從而降低存儲模塊的功耗，可以在原有海洋監測設備電池容量不變基礎上大幅增加工作時間；或者在工作時間不變基礎上，大幅減少存儲容量及電池容量，從而減小設備體積，降低布放回收難度，同時減少設備成本，使得現有海洋監測設備更好用、更實用。該方法同時降低了水下主節點和多個子節點之間監測數據s上傳的通信帶寬需求，降低了該類設備的復雜度和實現難度。

12、通過上述說明僅是本申請技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

技術特征：

1.一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對包內載荷數據進行壓縮，包括：

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對打包后的整包數據進行壓縮，通過計算整包數據的均值，以及整包數據相對均值的偏差的最大絕對值，確定壓縮后單個數據占用的空間大小，包括：

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓縮完成后進行二次打包，包括：

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新包頭載荷長度信息，包括：

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，還包括：

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述對所述整包數據進行解壓縮，包括：

8.一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮裝置，其特征在于，包括：

9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置，還包括：

技術總結
本申請涉及信號處理技術領域，尤其涉及一種適用于海洋監測的水聲信號無損壓縮方法，包括：將海洋水聲信號經過前端放大濾波調理后，采集信號形成數據流，并將所述采集信號數據流按時間順序分段進行一次打包；對包內載荷數據進行壓縮，壓縮完成后進行二次打包，其中，所述二次打包，為對一次打包信息進行更新打包，更新包頭載荷長度信息，包頭加入整個數據段的均值信息、以及壓縮后單個數據占用空間大小信息、載荷數據CRC校驗信息；將二次打包后的數據包存入信號存儲模塊。應用本方法可有效壓縮海洋監測數據，降低海洋監測設備的數據存儲容量以及通信帶寬，從而降低海洋監測設備的功耗、體積和成本，使得海洋監測設備更趨于實用。

技術研發人員：郭曉明,郭宇,張學磊,張景熙,劉德鑄,曹宇,盧俏
受保護的技術使用者：電視電聲研究所（中國電子科技集團公司第三研究所）
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28