[發明專利]一種測月雷達探測數據層位信號有效性的判定方法

有效

• 申請號: 201811578734.2
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109613490B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 邢樹果;蘇彥;薛喜平;戴舜;孔德慶;朱新穎;李俊鐸;李臣;李春來
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G01S7/292
• 分類號: G01S7/292
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種測月雷達探測數據層位信號有效性的判定方法，該方法包括以下步驟：步驟1：對測月雷達探測數據進行數據刷選及合并處理；步驟2：對測月雷達探測數據的層位部分進行時頻分析，獲得層位信號時延處的回波頻率值；步驟3：判定該回波頻率值是否在雷達的有效帶寬內，如果是，則該層位信號為真實的反射回波；反之，則該層位信號為虛假分層。本發明與傳統層位判定方法相比，提供了一種在頻率域判定回波有效性的方法，有利于基于測月雷達探測數據的層位識別及后續科學數據解釋。

技術領域

本發明涉及一種測月雷達探測數據層位信號有效性的判定方法，對測月雷達探測數據中出現的疑似分層結構進行時頻分析，在頻率域判定疑似分層結構的真假性。

背景技術

嫦娥三號衛星于2013年12月2日在西昌衛星發射中心成功發射，12月14日著陸月球雨海北部地區，巡視器月球車與著陸器成功分離，各自開展探測工作。測月雷達作為嫦娥三號“玉兔號”月球車的上的重要科學載荷，在月面探測期間，總共探測的有效里程大于100m。測月雷達一通道中心頻率為60MHz，對應帶寬為40MHz-80MHz，測月雷達二通道中心頻率為500MHz，對應帶寬為250MHz-750MHz。

在探地雷達領域，尤其是基于超寬帶時域脈沖機制的測月雷達，僅從時間域中對雷達回波信號進行分析會存在局限性，傅里葉變換的產生建立起了信號在時間域和頻率域之間相互轉換的橋梁，提供了一種信號分析時新的解決方案，使得隱藏在時域而在頻率中顯現出的信號得以體現出來。但是傅里葉變換的全局性特征僅在分析平穩隨機信號時能起到很大的作用，而實際信號多為非平穩隨機信號，這時傅里葉變換就不能很好滿足處理要求。因此人們在傳統傅里葉變換基礎上，提出各種改進的信號變換方式，如使用局部分析的方法，即用時間和頻率的聯合函數來表示信號，這就是時頻分析。時頻分析的主要目的是描述信號的頻譜分量隨著時間的變化形式，其最終也是要建立一種時頻分布或頻率表示，以便在聯合時間和頻率上，表示信號的能量與強度。簡單來說，傅里葉變換的頻譜與時頻分析的時間-頻率譜的不同在于，頻譜使我們能夠確定哪些頻率存在，而時間-頻率譜能夠確定在某一個特定的時間哪些頻率存在。

由于探測環境、探測介質及設備本身產生的干擾，測月雷達探測數據中，內部結構復雜，存在很多虛假信號。虛假分層信號的存在會引起學者誤判，進而會對后續雷達數據解譯產生錯誤分析。由于人們無法直接判斷哪些結構是月面下真實分層，哪些結構是虛假的分層信息，因此需要尋求一種可以有效識別層位信號有效性的判定方法。

目前傳統的地下分層有效性識別方法多采用在時域的雷達堆積剖面圖中通過人為的主觀識別或通過疑似分層結構處的回波信號強弱進行識別與判定。這些方法的缺點在于帶有主觀色彩，且不夠全面。所以期望有一種在頻域范圍內進行測月雷達探測數據層位信號有效性的判定方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種測月雷達探測數據層位信號有效性的判定方法，以在頻域范圍內利用疑似分層信號處的回波頻率與雷達有效工作帶寬，實現對測月雷達探測數據層位信號有效性的判定。

(二)技術方案

本發明提供了一種測月雷達探測數據層位信號有效性的判定方法，該方法包括：

步驟1：對測月雷達探測數據進行數據刷選及合并處理；

步驟2：對測月雷達探測數據的層位部分進行時頻分析，獲得層位信號出現時延處的回波頻率值；

步驟3：判定該回波頻率值是否在雷達的有效帶寬內，如果是，則該層位信號為真實的反射回波；反之，則該層位信號為虛假分層。

優選地，步驟1中所述對測月雷達探測數據進行數據篩選及合并處理，包括：首先選取在分層結構處，分層連續的較為水平的多道測月雷達探測數據回波，然后對選取的多道測月雷達探測數據回波進行取平均處理。