雷达对火星次表层的探测与研究现状

大量火星地貌及表面物质成分的研究表明火星上曾经存在地表水,而目前已探测到的火星上的水广泛存在于极区冰盖和次表层中。近十二年来,欧洲火星快车上搭载的火星次表层和电离层探测先进雷达和美国的火星勘测轨道器上搭载的浅表雷达已经开展了对火星次表层的探测和研究,并取得了一系列科学成果。火星次表层记录着火星形成与演化的重要历史信息。对火星次表层的探测和研究,可以为了解火星的物理特性和构造组成,探寻火星生命,研究火星的地质演化历史提供科学依据。综述目前利用雷达对火星次表层进行的探测和研究,介绍了雷达探测的原理与方法,总结了已取得的科学成果,并展望未来的火星探测雷达。

“祝融号”火星车次表层雷达干/水冰探测类比试验

2021年5月22日,我国第1辆火星探测车“祝融号”开始在火星表面执行探测任务,其搭载的次表层探测雷达(RoPeR)包含高、低频两个通道,有望在不同的分辨率上揭示着陆区火星次表层结构。其中高频通道采用一对工作带宽为0.45~2.15 GHz的Vivaldi天线阵列,可以采集4种不同天线组合(HH,HV,VH和VV)的全极化雷达回波数据,用于调查着陆区火壤浅层结构并寻找次表层中可能存在的干/水冰。该文通过室内类比试验研究了RoPeR探测和区分干冰与水冰的能力,试验结果表明,干冰和水冰目标具有不同的极化散射特性,并利用H-α极化分解方法初步区分了干冰和水冰。

“火星快车”下视雷达对火星电离层探测简介

火星是近年来深空探测的热点,对火星电离层的观测和研究是火星探测的主要内容之一.欧洲航天局2003年发射了火星探测器"火星快车",它所搭载的下视雷达MARSIS(火星地表和电离层探测雷达)为火星电离层探测提供了大量数据,文章简单介绍了利用MARSIS探测火星电离层的基本原理,探测数据的结构和利用这些探测数据进行电离层研究的现状.

雷达信号闪烁的相位梯度自聚焦波形拟合算法

针对轨道器雷达在对火星浅层地表探测时,受火星电离层的影响信号方位向相位闪烁问题,该文对HF频段相位误差补偿方法进行系统研究,面向孤立强散射点存在的雷达成像场景,提出了利用Epstein函数的相位梯度自聚焦波形拟合算法(WF-PGA)。同时针对信号方位向波形畸变和非对称性,引入Epstein函数对归一化幅度进行偏态曲线拟合,并采用动态窗宽来保证算法的自适应性,最终达到对雷达信号闪烁效应的抑制作用。通过对仿真数据进行算法实验,结果表明,该算法能有效提升相位误差重建精度,提高对轨道器雷达闪烁效应的抑制效果。