[发明专利]一种测月雷达探测数据层位信号有效性的判定方法

说明书

本发明公开了一种测月雷达探测数据层位信号有效性的判定方法，该方法包括以下步骤：步骤1：对测月雷达探测数据进行数据刷选及合并处理；步骤2：对测月雷达探测数据的层位部分进行时频分析，获得层位信号时延处的回波频率值；步骤3：判定该回波频率值是否在雷达的有效带宽内，如果是，则该层位信号为真实的反射回波；反之，则该层位信号为虚假分层。本发明与传统层位判定方法相比，提供了一种在频率域判定回波有效性的方法，有利于基于测月雷达探测数据的层位识别及后续科学数据解释。

技术领域

本发明涉及一种测月雷达探测数据层位信号有效性的判定方法，对测月雷达探测数据中出现的疑似分层结构进行时频分析，在频率域判定疑似分层结构的真假性。

背景技术

嫦娥三号卫星于2013年12月2日在西昌卫星发射中心成功发射，12月14日着陆月球雨海北部地区，巡视器月球车与着陆器成功分离，各自开展探测工作。测月雷达作为嫦娥三号“玉兔号”月球车的上的重要科学载荷，在月面探测期间，总共探测的有效里程大于100m。测月雷达一通道中心频率为60MHz，对应带宽为40MHz-80MHz，测月雷达二通道中心频率为500MHz，对应带宽为250MHz-750MHz。

在探地雷达领域，尤其是基于超宽带时域脉冲机制的测月雷达，仅从时间域中对雷达回波信号进行分析会存在局限性，傅里叶变换的产生建立起了信号在时间域和频率域之间相互转换的桥梁，提供了一种信号分析时新的解决方案，使得隐藏在时域而在频率中显现出的信号得以体现出来。但是傅里叶变换的全局性特征仅在分析平稳随机信号时能起到很大的作用，而实际信号多为非平稳随机信号，这时傅里叶变换就不能很好满足处理要求。因此人们在传统傅里叶变换基础上，提出各种改进的信号变换方式，如使用局部分析的方法，即用时间和频率的联合函数来表示信号，这就是时频分析。时频分析的主要目的是描述信号的频谱分量随着时间的变化形式，其最终也是要建立一种时频分布或频率表示，以便在联合时间和频率上，表示信号的能量与强度。简单来说，傅里叶变换的频谱与时频分析的时间-频率谱的不同在于，频谱使我们能够确定哪些频率存在，而时间-频率谱能够确定在某一个特定的时间哪些频率存在。

由于探测环境、探测介质及设备本身产生的干扰，测月雷达探测数据中，内部结构复杂，存在很多虚假信号。虚假分层信号的存在会引起学者误判，进而会对后续雷达数据解译产生错误分析。由于人们无法直接判断哪些结构是月面下真实分层，哪些结构是虚假的分层信息，因此需要寻求一种可以有效识别层位信号有效性的判定方法。

目前传统的地下分层有效性识别方法多采用在时域的雷达堆积剖面图中通过人为的主观识别或通过疑似分层结构处的回波信号强弱进行识别与判定。这些方法的缺点在于带有主观色彩，且不够全面。所以期望有一种在频域范围内进行测月雷达探测数据层位信号有效性的判定方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种测月雷达探测数据层位信号有效性的判定方法，以在频域范围内利用疑似分层信号处的回波频率与雷达有效工作带宽，实现对测月雷达探测数据层位信号有效性的判定。

(二)技术方案

本发明提供了一种测月雷达探测数据层位信号有效性的判定方法，该方法包括：

步骤1：对测月雷达探测数据进行数据刷选及合并处理；

步骤2：对测月雷达探测数据的层位部分进行时频分析，获得层位信号出现时延处的回波频率值；

步骤3：判定该回波频率值是否在雷达的有效带宽内，如果是，则该层位信号为真实的反射回波；反之，则该层位信号为虚假分层。

优选地，步骤1中所述对测月雷达探测数据进行数据筛选及合并处理，包括：首先选取在分层结构处，分层连续的较为水平的多道测月雷达探测数据回波，然后对选取的多道测月雷达探测数据回波进行取平均处理。