高云澤　董澤華　方廣有　紀(jì)奕才　周　斌

①（中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所　北京　100190）

②（中國(guó)科學(xué)院大學(xué)　北京　100049）

嫦娥三號(hào)測(cè)月雷達(dá)第一通道數(shù)據(jù)處理與分析

高云澤①②董澤華①②方廣有*①紀(jì)奕才①周斌①

①（中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所北京100190）

②（中國(guó)科學(xué)院大學(xué)北京100049）

測(cè)月雷達(dá)是嫦娥三號(hào)月球巡視器搭載的重要科學(xué)載荷之一，用以實(shí)現(xiàn)月表之下100 m之內(nèi)的穿透成像。該文介紹了測(cè)月雷達(dá)的系統(tǒng)組成與工作原理，對(duì)獲取到的月球科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)分析。在此基礎(chǔ)上研究了有針對(duì)性的數(shù)據(jù)處理方法，并給出第1通道數(shù)據(jù)的初步處理結(jié)果。從處理結(jié)果中可知，測(cè)月雷達(dá)有效信號(hào)深度達(dá)到100 m以上，在大約40 m深處有雷達(dá)反射異常，初步分析為嫦娥三號(hào)著陸區(qū)月表之下兩套地層的分界線。

嫦娥三號(hào)；測(cè)月雷達(dá)；數(shù)據(jù)處理；地質(zhì)分層

1　引言

嫦娥三號(hào)（CE-3）月球巡視探測(cè)器于2013年12月2日成功登陸月球，這是中國(guó)第1個(gè)著陸月球的探測(cè)器，也是人類(lèi)第1次在月球表面使用超寬帶月球探測(cè)雷達(dá)（測(cè)月雷達(dá)）進(jìn)行月球探測(cè)。測(cè)月雷達(dá)是基于CE-3月球巡視器（月球車(chē)）平臺(tái)的高分辨率月球表面穿透成像雷達(dá)，是實(shí)現(xiàn)嫦娥三號(hào)項(xiàng)目科學(xué)目標(biāo)的最重要的載荷之一。CE-3測(cè)月雷達(dá)研制任務(wù)由中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所承擔(dān)，其科學(xué)目標(biāo)是完成巡視路線上月球次表層結(jié)構(gòu)探測(cè)［1］。

自從1972年阿波羅17號(hào)探測(cè)月球以來(lái)，相繼有日本的“月亮女神”和印度的“月船一號(hào)”等雷達(dá)對(duì)月球進(jìn)行科學(xué)探測(cè)。由于這些探測(cè)器都是基于軌道飛行器的，并且工作帶寬較窄，所以分辨率很低，從幾十米到幾百米，無(wú)法滿(mǎn)足探測(cè)月壤和月球次表層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的需求［2-4］。而CE-3測(cè)月雷達(dá)采用高頻超寬帶工作體制，設(shè)計(jì)了兩個(gè)獨(dú)立的探測(cè)通道，兼顧探測(cè)深度和分辨率的要求，兩個(gè)通道的設(shè)計(jì)探測(cè)深度分別為100 m和30 m，設(shè)計(jì)分辨率分別為1 m和0.3 m［5］。

CE-3著陸區(qū)位于虹灣區(qū)域南端，文獻(xiàn)［6-8］的研究認(rèn)為該區(qū)域南端比北端地質(zhì)年代要晚，即存在兩套地層單位的分界線，深度在70 m以?xún)?nèi)，正好處于測(cè)月雷達(dá)第1通道的有效探測(cè)范圍之內(nèi)［6-8］。如果能通過(guò)測(cè)月雷達(dá)數(shù)據(jù)將該地質(zhì)層位分析出來(lái)，對(duì)于研究月球演化歷史有重要意義［9，10］。

測(cè)月雷達(dá)回波信號(hào)中存在很多干擾，如月球車(chē)和其他載荷的干擾、月球表面物體的回波干擾等，這使得從原始信號(hào)中很難識(shí)別出有效目標(biāo)，必須研究有效的信號(hào)處理方法對(duì)其進(jìn)行處理［11］。在月球車(chē)停止工作之前，各科學(xué)載荷還處于效果測(cè)試階段，測(cè)月雷達(dá)參數(shù)也在不斷調(diào)整，其中增益參數(shù)的變化導(dǎo)致整個(gè)雷達(dá)剖面因信號(hào)強(qiáng)弱不同而嚴(yán)重不連續(xù)。月球車(chē)工作過(guò)程中經(jīng)常停下來(lái)規(guī)劃行走路線，此時(shí)獲取到的探測(cè)數(shù)據(jù)為固定點(diǎn)的重復(fù)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)造成雷達(dá)圖像在方位向上不連續(xù)。由于體積、重量和功耗的嚴(yán)格限制，CE-3測(cè)月雷達(dá)采用了特殊的采樣原理，即1 bit比較量化和幅度反比增益，以較低的采樣位數(shù)獲得了很大的動(dòng)態(tài)范圍，有利于提高探測(cè)深度，但也有不利的一面，即信號(hào)幅度不能真實(shí)反映雷達(dá)回波的強(qiáng)弱關(guān)系進(jìn)而影響成像效果。針對(duì)上述測(cè)月雷達(dá)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和存在的問(wèn)題，我們提出了有針對(duì)性的信號(hào)處理方法，首次獲得了第1通道100 m以?xún)?nèi)的清晰成像結(jié)果，驗(yàn)證了CE-3著陸區(qū)月表之下的一條地質(zhì)分層界面。

2　測(cè)月雷達(dá)系統(tǒng)原理

測(cè)月雷達(dá)是一種時(shí)域無(wú)載頻脈沖雷達(dá)，由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線組成，包括兩個(gè)通道，第1通道中心頻率為50 MHz，第2通道中心頻率為500 MHz，兩個(gè)通道的接收機(jī)采樣率分別為400 MHz和3.2 GHz。第1通道天線位于月球車(chē)前端，由兩根上翹的細(xì)桿組成；第2通道位于月球車(chē)底部，距離地面約0.3 m，如圖1所示。兩個(gè)通道既可以同時(shí)工作，也可以獨(dú)立工作［12］。

圖1 嫦娥三號(hào)月球車(chē)Fig. 1　CE-3 rover

測(cè)月雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生超寬帶的無(wú)載頻毫微秒脈沖，經(jīng)過(guò)發(fā)射天線向月面下輻射超寬帶電磁脈沖信號(hào)，信號(hào)在月壤和月殼巖石介質(zhì)的傳播過(guò)程中，若遇到不均勻?qū)印⒉煌橘|(zhì)交界面和漂石等目標(biāo)，將產(chǎn)生電磁波信號(hào)的反射和散射。測(cè)月雷達(dá)接收天線接收到該反射和散射信號(hào)后，經(jīng)過(guò)接收機(jī)采樣獲得相應(yīng)的探測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和成像，得到巡視器行走區(qū)域內(nèi)月壤厚度及其分布以及月殼次表層巖石地質(zhì)結(jié)構(gòu)等信息。

由于體積、重量和功耗等的限制，測(cè)月雷達(dá)采用了一種特殊的數(shù)據(jù)接收方法，對(duì)脈沖回波信號(hào)進(jìn)行1 bit實(shí)時(shí)采樣并進(jìn)行多次累積，實(shí)現(xiàn)脈沖回波信號(hào)的等效接收和數(shù)字化?；夭ㄐ盘?hào)經(jīng)過(guò)比較器后輸出信號(hào)流，采樣器對(duì)該信號(hào)流進(jìn)行采樣接收［13］。在一個(gè)脈沖重復(fù)周期里，采樣器輸出的第n個(gè)采樣樣本可按式（1）計(jì)算。

其中，為第n次比較的參考電壓，經(jīng)過(guò)256次比較后，第m個(gè)采樣點(diǎn)的等效量化結(jié)果如式（2）所示，整個(gè)采樣過(guò)程如圖2所示。

圖2　測(cè)月雷達(dá)采樣原理Fig. 2　Sampling principle of LPR

測(cè)月雷達(dá)采用幅度-增益函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)可變?cè)鲆妫丛鲆骐S參考比較電壓的變化而變化，使得弱信號(hào)獲得的增益大，強(qiáng)信號(hào)獲得的增益小，如圖3所示。

3　測(cè)月雷達(dá)數(shù)據(jù)分析

月球車(chē)以距離著陸點(diǎn)4.4 m的N101點(diǎn)為起點(diǎn)，按規(guī)劃好的導(dǎo)航點(diǎn)行進(jìn)，每個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)重新開(kāi)機(jī)工作，到月球車(chē)最終停止的位置N209點(diǎn)，一共有17個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)，路線總長(zhǎng)度為114.8 m，如圖4所示。

圖3　參考電壓及增益曲線Fig. 3　Reference voltage and gain function

圖4　月球車(chē)行進(jìn)路線Fig. 4　The roadmap of CE-3 rover

測(cè)月雷達(dá)數(shù)據(jù)是按道存儲(chǔ)的，每道數(shù)據(jù)由道頭和科學(xué)數(shù)據(jù)組成，道頭保存測(cè)月雷達(dá)參數(shù)信息，科學(xué)數(shù)據(jù)按一定時(shí)窗保存雷達(dá)回波幅度。第1通道時(shí)窗為10240 ns，科學(xué)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為4096點(diǎn)；第2通道由A，B兩路組成，每一路時(shí)窗為640 ns，科學(xué)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為2048點(diǎn)［14］。

從起點(diǎn)N101到月球車(chē)最終停止移動(dòng)點(diǎn)N209，第1通道共獲得10173道數(shù)據(jù)，月球車(chē)移動(dòng)過(guò)程中采集的有效數(shù)據(jù)為2021道，有8152道數(shù)據(jù)為月球車(chē)靜止?fàn)顟B(tài)下采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理時(shí)必須去除掉。為了測(cè)試不同參數(shù)的探測(cè)效果，從N101到N106，測(cè)月雷達(dá)的參數(shù)一直處于調(diào)整之中，其中增益模式和增益值對(duì)測(cè)月雷達(dá)圖像影響最大，決定著接收能量的大小，調(diào)整過(guò)程中的增益參數(shù)如表1所示。

表1　第1通道不同位置的增益參數(shù)Tab. 1 Gain parameters of different position

增益參數(shù)不同會(huì)造成雷達(dá)圖像明顯的不連續(xù)，影響圖像判讀的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)處理時(shí)必須把增益還原到同樣的水平上。圖5所示為N101-N106原始數(shù)據(jù)連接后的結(jié)果，可以看出每一段數(shù)據(jù)之間存在明顯的不連續(xù)。

4　測(cè)月雷達(dá)數(shù)據(jù)處理

根據(jù)測(cè)月雷達(dá)的采樣原理以及實(shí)際工作中的數(shù)據(jù)獲取過(guò)程，必須采取一系列相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法，如抽取有效數(shù)據(jù)、增益還原和飽和信號(hào)處理等，才能取得較好的成像結(jié)果。

4.1抽取有效數(shù)據(jù)

月球車(chē)行進(jìn)過(guò)程中，為了規(guī)劃下一步行進(jìn)路線會(huì)暫時(shí)停在原地不動(dòng)，此時(shí)獲得的數(shù)據(jù)為靜止的重復(fù)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理時(shí)必須將靜止數(shù)據(jù)去除掉，否則會(huì)造成雷達(dá)剖面的不連續(xù)，影響對(duì)地下目標(biāo)的識(shí)別。測(cè)月雷達(dá)在科學(xué)數(shù)據(jù)道頭中保存了每一道數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)的位置信息，位于道頭的第15至26 Byte，包括3個(gè)方向的坐標(biāo)，各4個(gè)Byte。因此，可以利用坐標(biāo)信息來(lái)判斷測(cè)月雷達(dá)處于靜止或移動(dòng)狀態(tài)。如果相鄰道數(shù)據(jù)的坐標(biāo)完全相同，則只保留其中的一道數(shù)據(jù)，其余道數(shù)據(jù)刪除，剩下的即為移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的有效數(shù)據(jù)。圖6為N201-N202段數(shù)據(jù)刪除靜止數(shù)據(jù)前后的對(duì)比，圖6（a）為刪除前數(shù)據(jù)結(jié)果，紅色圓點(diǎn)標(biāo)示的為靜止數(shù)據(jù)，圖6（b）為抽取的有效數(shù)據(jù)，可以看出抽取處理后雷達(dá)圖像連續(xù)性增強(qiáng)。

4.2直流去除

由于接收機(jī)飽和恢復(fù)過(guò)程中的低頻振蕩，數(shù)據(jù)中存在一個(gè)頻率接近直流的低頻分量，在做后續(xù)的增益還原處理之前必須將其去除掉，否則將使信號(hào)不能還原到真實(shí)的幅度大小。直流分量頻帶范圍非常窄，使用通常的濾波方法容易引起時(shí)窗邊緣信號(hào)抖動(dòng)。因此，我們采取了一種沿時(shí)間方向的時(shí)域滑動(dòng)濾波方法。該方法首先在一道數(shù)據(jù)中沿時(shí)間方向以一個(gè)窗口對(duì)數(shù)據(jù)取均值，然后該窗口中心點(diǎn)的數(shù)據(jù)減去此均值，逐點(diǎn)滑動(dòng)窗口完成對(duì)一道內(nèi)所有數(shù)據(jù)的處理，具體如式（3）所示：

圖5　不同增益參數(shù)造成的圖像不連續(xù)Fig. 5　Discontinuity of radar image due to different gain parameters

圖6　抽取移動(dòng)過(guò)程中的有效數(shù)據(jù)Fig. 6　Extracting valid data while CE-3 rover moving

4.3增益還原處理

測(cè)月雷達(dá)以較低的采樣位數(shù)獲得了較大的動(dòng)態(tài)范圍，使弱信號(hào)增益大而強(qiáng)信號(hào)增益小。數(shù)據(jù)處理時(shí)為了真實(shí)反映地下反射的強(qiáng)弱關(guān)系，或需要雷達(dá)反射幅度絕對(duì)大小時(shí)（比如利用幅度信息反演介電常數(shù)），必須把接收時(shí)與幅度相關(guān)的增益還原回來(lái)。

做增益還原之前必須先做歸一化處理，因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)的幅度值范圍與累加次數(shù)有關(guān)，需要把不同累加次數(shù)的數(shù)據(jù)歸一到無(wú)累加時(shí)的取值范圍內(nèi)。將無(wú)符號(hào)的16 bit的道科學(xué)數(shù)據(jù)按照累加次數(shù)歸一化方法如式（4）所示：

然后，按式（5），式（6），式（7）對(duì)測(cè)月雷達(dá)科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行增益還原：

圖7　增益還原系數(shù)曲線Fig. 7　Curve of gain restoring

圖8 增益還原處理結(jié)果Fig. 8　Result of gain restoring

4.4道間均衡處理

從圖8可以看出，淺部信號(hào)增益還原后仍然有一些不連續(xù)，這可能與測(cè)月雷達(dá)工作時(shí)月球氣溫變化有關(guān)，使道與道之間的能量不均衡。因?yàn)槔走_(dá)天線具有較寬的波束，因此相鄰距離回波間的相關(guān)性很強(qiáng)，所以可以使用道間能量均衡的方法對(duì)增益還原后的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的處理。道間均衡的原理是將各道乘上不同的權(quán)重后，能量小的道乘以大的權(quán)系數(shù)，能量大的道乘以小的權(quán)系數(shù)，以使各道的能量達(dá)到均衡，具體算法如式（8）所示：

式（8），式（9），式（10），式（11）中，M為待均衡的道數(shù)，N為每道的采樣點(diǎn)數(shù)，A為M道的總平均振幅，為第i道的權(quán)系數(shù)，為每道平均振幅，i，j分別為道序號(hào)和采樣點(diǎn)序號(hào)，為均衡前第i道、第j點(diǎn)的回波幅度值，為均衡后第i道、第j點(diǎn)的幅度值。

對(duì)每道數(shù)據(jù)都按上述方法處理，就完成了道間均衡處理。對(duì)圖8所示結(jié)果做道間均衡處理，得到的結(jié)果如圖9所示，可以看出相鄰數(shù)據(jù)段之間的成像不連續(xù)得到進(jìn)一步的改善。

4.5濾波處理

由于系統(tǒng)噪聲、空間干擾等的影響，原始數(shù)據(jù)必須進(jìn)行濾波處理，以提高回波信號(hào)的信噪比。測(cè)月雷達(dá)第1通道的設(shè)計(jì)主頻為50 MHz，但做頻譜分析后發(fā)現(xiàn)主頻約為20 MHz，如圖10所示。由電磁波傳播理論可知，這與電磁波傳播過(guò)程中高頻分量衰減較快而低頻分量衰減較慢有關(guān)。低頻成分主要決定探測(cè)深度，而高頻成分決定探測(cè)細(xì)節(jié)，必須根據(jù)不同需要來(lái)選取濾波參數(shù)。如果想提取月表之下地質(zhì)結(jié)構(gòu)分層信息，通帶范圍應(yīng)該選取低頻部分；如果想提取淺層細(xì)節(jié)信息，通帶范圍應(yīng)該選取高頻部分。根據(jù)測(cè)月雷達(dá)設(shè)計(jì)工作頻帶和頻譜分析結(jié)果，經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)濾波通帶參數(shù)為10～30 MHz時(shí)，第1道數(shù)據(jù)達(dá)到最佳處理效果。本文對(duì)第1通道濾波處理時(shí)，濾波參數(shù)選擇為10～30 MHz，處理結(jié)果如圖11所示。

4.6飽和信號(hào)處理

在N106點(diǎn)之前，CE-3科學(xué)載荷一直處于參數(shù)調(diào)試階段，測(cè)月雷達(dá)還未達(dá)到最佳工作狀態(tài)，其中增益偏大造成第1通道淺層信號(hào)飽和，導(dǎo)致殘留的有效信號(hào)被掩蓋。為了從飽和信號(hào)中盡可能挖掘出有效信息，本文使用了一種水平滑動(dòng)濾波的處理方法。目的是去除水平方向變化緩慢的飽和信號(hào)，以突出變化劇烈的有效信息。該方法的原理是在水平確定一個(gè)窗口寬度，在窗口內(nèi)所有道取平均，窗口中間位置的道減掉這個(gè)平均值，如式（12）所示：

圖9　道間能量均衡Fig. 9　Trace energy average

圖10　第1通道頻譜分析Fig. 10　Spectrum of LPR channel-1

圖11　飽和信號(hào)處理Fig. 11　Saturated signal processing

該方法的優(yōu)點(diǎn)是處理效果可以根據(jù)窗口寬度N來(lái)調(diào)節(jié)。圖11為對(duì)N105到N106段數(shù)據(jù)處理前后的對(duì)比結(jié)果，可以看出處理后被飽和信號(hào)掩蓋的回波信息得以凸現(xiàn)出來(lái)。

4.7介電常數(shù)分析

介電常數(shù)在時(shí)深轉(zhuǎn)換時(shí)影響雷達(dá)圖像中探測(cè)目標(biāo)的深度信息，一般可以按照以下幾種方法計(jì)算：

（1）雙曲線擬合法

針對(duì)地下點(diǎn)目標(biāo)的雙曲線成像特征，根據(jù)雙曲線的頂點(diǎn)位置和開(kāi)口大小，反演介電常數(shù)；

（2）金屬板反射法

利用目標(biāo)層位反射幅度與金屬板反射幅度的比值關(guān)系求取介電常數(shù)；

（3）最小熵偏移法

遍歷所有可能的介電常數(shù)，做偏移處理并計(jì)算偏移圖像的熵值，當(dāng)熵值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的圖像最清晰，此時(shí)的介電常數(shù)即為地下真實(shí)的介電常數(shù)。

由于第1通道主要針對(duì)深層探測(cè)，在雷達(dá)圖像中很難找到雙曲線反射，雙曲線擬合法無(wú)法使用；金屬板反射法對(duì)于表層介電常數(shù)計(jì)算精度較高，隨著不斷迭代遞推，深層介電常數(shù)累計(jì)誤差越來(lái)越大，沒(méi)有實(shí)際意義；最小熵偏移法對(duì)第1通道數(shù)據(jù)理論上是可行的，但是由于數(shù)據(jù)采集的原因，第1通道存在信號(hào)飽和和縱向時(shí)差錯(cuò)位，圖像熵值也失去了應(yīng)有的含義。

由上述分析可知，很難根據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)直接得到月球巖石的介電常數(shù)，只能利用阿波羅巖石采樣的分析結(jié)果，由于月球絕對(duì)干燥的環(huán)境條件以及巖石介電常數(shù)的變化范圍較小，可以認(rèn)為月球巖石與阿波羅采樣巖石的介電常數(shù)基本相同。

4.8結(jié)果分析

使用上述處理方法，對(duì)CE-3測(cè)月雷達(dá)從起點(diǎn)N101到終點(diǎn)N209的整體數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，原始數(shù)據(jù)如圖12（a）所示，處理結(jié)果如圖12（b）所示。根據(jù)阿波羅取樣數(shù)據(jù)，CE-3著陸區(qū)月表之下巖石為玄武巖，其介電常數(shù)約為7［15］。以此介電常數(shù)做時(shí)深轉(zhuǎn)換，從圖12（b）可以看到第1通道的有效信號(hào)深度大于100 m，在約40 m深處存在一條明顯的電磁反射異常，用黑色箭頭加以標(biāo)注。

CE-3著陸點(diǎn)位于月球虹灣區(qū)域南端，以前的研究指出該區(qū)域月球表面之下存在一條地質(zhì)分界線，并分析了其大致深度（Schaber:10～63 m:Hiesinger:32～50 m；Zhao J N: 小于70 m）［16-18］。我們對(duì)測(cè)月雷達(dá)第1通道數(shù)據(jù)的處理結(jié)果與這些研究成果非常吻合，驗(yàn)證了該層位的存在并給出了其較準(zhǔn)確的深度。

圖12　測(cè)月雷達(dá)第1通道處理結(jié)果Fig. 12　Processing result of LPR channel-1

5　結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了嫦娥三號(hào)測(cè)月雷達(dá)的系統(tǒng)原理、工作過(guò)程和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了有針對(duì)性的信號(hào)處理方法，總結(jié)如下：

（1）介紹了CE-3測(cè)月雷達(dá)的系統(tǒng)原理和工作方式，詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)特點(diǎn)和存在的問(wèn)題，提出了合理的信號(hào)處理方法和步驟，取得了滿(mǎn)意的處理結(jié)果；

（2）應(yīng)用增益還原和道間均衡處理的處理方法，消除了因不同增益參數(shù)和工作溫度差異造成的圖像不連續(xù)，提高了雷達(dá)成像精度；

（3）采用水平加窗滑動(dòng)濾波的處理方法，從嚴(yán)重飽和的雷達(dá)信號(hào)中挖掘出了明顯的層位反射信息；

（4）首次取得了CE-3測(cè)月雷達(dá)第1通道100 m之內(nèi)的清晰成像結(jié)果，驗(yàn)證了CE-3著陸區(qū)地下存在一條地質(zhì)結(jié)構(gòu)分層，并給出了其較準(zhǔn)確的深度。

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高云澤（1979-），男，副研究員，研究方向?yàn)槌瑢拵Т┩赋上窭碚撗芯俊⒊瑢拵Ю走_(dá)信號(hào)處理。

董澤華（1992-），男，博士生，研究方向?yàn)槌瑢拵Ю走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、超寬帶雷達(dá)信號(hào)處理。

方廣有（1963-），男，研究員，研究方向?yàn)槌瑢拵Ю走_(dá)成像理論與方法、月球/火星探測(cè)雷達(dá)技術(shù)、地下資源電磁勘探技術(shù)、超寬帶天線理論與技術(shù)、THz成像技術(shù)。

The Processing and Analysis of Lunar Penetrating Radar Channel-1 Data from Chang'E-3

Gao Yun-ze①②Dong Ze-hua①②Fang Guang-you①Ji Yi-cai①Zhou Bin①

①（Institute of Electronics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China）
②（University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Lunar Penetrating Radar （LPR），which is one of the most important science payloads onboard the Chang'E-3 （CE-3）rover，is used to obtain electromagnetic image less than 100 m beneath the lunar surface. This paper describes the system composition and working mechanism of the LPR and presents a detailed analysis of its data. We investigated special signal-processing methods and present the result of channel-1 data. The result shows that the effective echo occurs at depths greater than 100 m. Moreover，an unusual reflection exists at depth of 40 m，which may be the boundary of two geological units beneath the lunar surface.

Chang'E-3 （CE-3）； Lunar Penetrating Radar （LPR）； Data processing； Geological boundary

The Key Research Program of the Chinese Academy of Sciences （KGZD-EW-603-01）

TN958

A

2095-283X（2015）-05-0518-09 DOI：10.12000/JR15030

高云澤，董澤華，方廣有，等. 嫦娥三號(hào)測(cè)月雷達(dá)第一通道數(shù)據(jù)處理與分析［J］. 雷達(dá)學(xué)報(bào)，2015，4（5）: 518-526.

10.12000/JR15030.

Reference format：Gao Yun-ze，Dong Ze-hua，F(xiàn)ang Guang-you，et al.. The processing and analysis of lunar penetrating radar channel-1 data from Chang'E-3［J］. Journal of Radars，2015，4（5）: 518-526. DOI: 10.12000/JR15030.

2015-03-11；改回日期：2015-06-16；

2015-08-24 *通信作者：方廣有g(shù)yfang@mail.ie.ac.cn

中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目（KGZD-EW-603-01）