一种测月雷达探测数据的数据编辑方法与流程

本发明涉及一种测月雷达探测数据的数据编辑方法，结合遥测数据用于实现测月雷达探测数据的数据编辑工作。

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。

测月雷达在月面的工作分为三个阶段，第一阶段为第一个月昼时间内的探测工作，月球车从导航点n0101行进到导航点n0108点，该阶段主要是在轨测试阶段，对测月雷达两个通道的几个重要参数如时窗、累加次数、脉冲发射的重复频率、接收机信号增益方式和衰减设置，进行测试，最终确定了雷达工作较好状态的参数。第二个阶段为第二个月昼时间内的探测工作，月球车从导航点n0201行进到导航点n209点，该阶段雷达基本工作在一固定的参数下展开探测。第三个阶段为第三个月昼及以后的工作阶段，测月雷达在导航点n0209展开的定点探测。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。

测月雷达在月面的工作存在以下几个特点：第一，月球车在月面上的探测不是连续的，走走停停，存在大量的定点重复数据；第二，不同区域行进的速度也存在不同，会导致将雷达数据拼接后存在尺度不一致的问题；第三，每次开机时，由于空间环境和月球车姿态不同，数据起始采样点会存在差异，数据拼接后会存在对不齐的现象；第四，雷达数据中道头的位置信息太少，约每分钟更新一下，无论在前期数据筛选还是后期数据处理汇总时，可用性不高。为了后续更好的解译测月雷达探测数据，需要结合遥测数据对原始雷达数据进行数据编辑。

目前现有的数据编辑工作多采用主观数据编辑方法，通过人工查看雷达数据，通过数据特性对原始雷达探测数据进行删除、补齐等操作，缺乏有效的参考依据。这些方法的缺点在于不具有准确性、参考性，通常的处理结果为多解的。所以期望有一种有效的测月雷达探测数据的数据编辑方法。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种结合遥测数据对测月雷达探测数据的数据编辑方法。

(二)技术方案

本发明提供的一种测月雷达探测数据的数据编辑方法，该方法包括：步骤1：对测月雷达探测数据和辅助的遥测数据进行预处理；步骤2：将遥测数据按照时间插入到测月雷达探测数据中，然后按照测月雷达探测数据中的位置信息选取处于行走状态下的测月雷达探测数据；步骤3：对选取的测月雷达探测数据进行数据对齐及距离尺度一致性处理。

优选地，步骤1中所述对对测月雷达探测数据和辅助的遥测数据进行预处理包括：对测月雷达探测数据进行时间均一化校正处理，并对遥测数据进行插值处理。

优选地，所述对测月雷达探测数据进行时间均一化校正处理，包括：根据相邻两个测月雷达导航点内一个探测周期时间内测月雷达探测数据的开始时间和结束时间计算雷达总工作时间，然后利用在该区域内获取的雷达道数，将时间信息平均插入到每道测月雷达探测数据中。

优选地，所述对遥测数据进行插值处理，包括：利用线性插值方法，将原始4秒更新一次位置的遥测数据插值到每0.05秒更新一次位置。

优选地，步骤2中所述将遥测数据按照时间插入到测月雷达探测数据中，包括：利用每道测月雷达探测数据的时间，在遥测数据中按照时间去找最靠近这个时间点的前后两个时刻，对这两个时刻对应位置坐标取平均作为该道测月雷达探测数据的位置坐标。

优选地，步骤2中所述按照测月雷达探测数据中的位置信息选取处于行走状态下的测月雷达探测数据，包括：以每道测月雷达探测数据的位置信息(x，y，z)为判断依据，将所有坐标(x，y，z)值一样的测月雷达探测数据，取平均保存成一道测月雷达探测数据。

优选地，步骤3中所述对选取的测月雷达探测数据进行数据对齐，包括：以第一道测月雷达探测数据的第一个波谷采样点为校准点，将所有测月雷达探测数据的第一个波谷点与校准点进行对齐，超出的有效数据点数部分进行裁剪，不足有效数据点数的部分填零处理。其中，测月雷达一通道探测数据有效数据点数为4096，二通道探测数据有效数据点数为2048。

优选地，所述的对选取的测月雷达探测数据进行距离尺度一致性处理，包括：第一步，对含位置信息的测月雷达探测数据进行100倍的线性插值；第二步，在新生成的测月雷达探测数据中，从第一道数据开始，计算下一道与前一道的路程差，并累计该路程差，当累计的路程大于尺度预设值时，记录为第一道测月雷达探测数据；第三步，从上一步结束的那道测月雷达探测数据开始，继续累计操作，依次类推，遍历整个测月雷达探测数据，就可以得到水平距离间隔为尺度预设值的测月雷达探测数据。其中，测月雷达一通道探测数据尺度阈值为7.053cm，测月雷达二通道探测数据尺度阈值为0.045cm。

(三)有益效果

利用本发明提供的测月雷达探测数据的数据编辑方法，结合了测月雷达遥测数据，实现了雷达数据的有效整理及编辑工作，对后续利用雷达数据开展目标提取、层位识别及数据解译有重要意义。

附图说明

图1是依据本发明实施例的测月雷达探测数据的数据编辑方法流程图；

图2是依据本发明实施例的对测月雷达探测数据进行时间均一化校正处理前后的对比图；

图3是依据本发明实施例的对测月雷达遥测数据进行插值前后的对比图；

图4为依据本发明实施例的测月雷达探测数据在行走状态数据选取前后的对比图；

图5是依据本发明实施例的对测月雷达数据进行数据对齐前后的对比图；

图6是依据本发明实施例的对测月雷达探测数据进行距离尺度一致性处理前后的对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是依据本发明实施例的测月雷达探测数据的数据编辑方法流程图，该方法包括：步骤1：对测月雷达探测数据和辅助的遥测数据进行预处理，主要包括对测月雷达探测数据进行时间均一化校正处理，并对遥测数据进行插值处理；步骤2：将遥测数据按照时间插入到测月雷达探测数据中，然后按照测月雷达探测数据中位置信息选取处于行走状态下的测月雷达探测数据；步骤3：对选取的测月雷达探测数据进行数据对齐及距离尺度一致性处理，进而得到最终的处理结果。

在本发明实施例中，步骤1中所述对测月雷达探测数据进行时间均一化校正处理，包括：根据相邻两个测月雷达导航点内一个探测周期时间内测月雷达探测数据的开始时间和结束时间计算雷达总工作时间，然后利用在该区域内获取的雷达道数，将时间信息平均插入到每道测月雷达探测数据中。

图2是依据本发明实施例的对测月雷达探测数据进行时间均一化校正处理前后的对比图。以测月雷达二通道数据为例，通过采样频率、累计次数，理论计算得知相邻两道数据的时间差应为0.8192s。图中，左图为校正前，对比发现校正前两道数据的时间差在0.8192s附近，且存在波动；右图为校正后，校正后两道数据的时间差一致在0.8192s，校正结果与理论计算值一致。

在本发明实施例中，步骤1中所述对遥测数据进行插值处理，包括：利用线性插值方法，将原始4秒更新一次位置的遥测数据插值到每0.05秒更新一次位置。

图3是依据本发明实施例的对测月雷达遥测数据进行插值前后的对比图。因为y和z坐标与x坐标趋势一致，图中仅列出x坐标的变化曲线。遥测数据的原始位置信息如左图所示，每4秒更新一次，不能保证每道测月雷达遥测数据(测月雷达遥测数据的数据间隔为1s左右)对应一个位置，因此将遥测数据插值到每0.05s位置更新一次，插值后的结果如右图所示。

在本发明实施例中，步骤2中所述将遥测数据按照时间插入到测月雷达探测数据中，包括：利用每道测月雷达探测数据的时间，在遥测数据中按照时间去找最靠近这个时间点的前后两个时刻，对这两个时刻对应位置坐标取平均作为该道测月雷达探测数据的位置坐标。

在本发明实施例中，步骤2中所述按照测月雷达探测数据中的位置信息选取处于行走状态下的测月雷达探测数据，包括：以每道测月雷达探测数据的位置信息(x，y，z)为判断依据，将所有坐标(x，y，z)值一样的测月雷达探测数据，取平均保存成一道测月雷达探测数据。

图4为依据本发明实施例的测月雷达探测数据在行走状态数据选取前后的对比图。选取数据前，左图中一共有19934道原始测月雷达探测数据；将行走状态下的测月雷达探测数据选取后如右图所示，剔除重复测月雷达探测数据后，行走的测月雷达探测数据有2699道。

在本发明实施例中，步骤3中所述对选取的测月雷达探测数据进行数据对齐，包括：以第一道测月雷达探测数据的第一个波谷采样点为校准点，将所有测月雷达探测数据的第一个波谷点与校准点进行对齐，超出的有效数据点数部分进行裁剪，不足有效数据点数的部分填零处理。

图5是依据本发明实施例的对测月雷达数据进行数据对齐前后的对比图。明显可以看出，与对齐前的左图相比，对齐后的右图明显更符合实际情形，具体体现在表面回波处于同一水平线。

在本发明实施例中，步骤3中所述对选取的测月雷达探测数据进行距离尺度一致性处理，包括：第一步，对含位置信息的测月雷达探测数据进行100倍的线性插值；第二步，在新生成的测月雷达探测数据中，从第一道数据开始，计算下一道与前一道的路程差，并累计该路程差，当累计的路程大于尺度预设值时，记录为第一道测月雷达探测数据；第三步，从上一步结束的那道测月雷达探测数据开始，继续累计操作，依次类推，遍历整个测月雷达探测数据，就可以得到水平距离间隔为尺度预设值的测月雷达探测数据。

图6是依据本发明实施例的对测月雷达探测数据进行距离尺度一致性处理前后的对比图。图中，左图中箭头标记的区域雷达结果拉伸较严重，是由于对应月球车行进的速度较慢导致；而在右图校正后的图像中，通过距离尺度一致性处理，箭头标记区域有了很大改善。

在本发明实施例中，首先对测月雷达探测数据和辅助的遥测数据进行预处理，主要包括对测月雷达探测数据进行时间均一化、遥测数据插值；其次将遥测数据按照时间插入到测月雷达探测数据中，然后按照测月雷达探测数据中位置信息选取处于行走状态下的测月雷达探测数据；最后对选取的测月雷达探测数据进行数据对齐及距离尺度一致性处理，进而得到最终的处理结果；该工作对后续利用测月雷达探测数据开展目标提取、层位识别及数据解译有重要意义。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。