吉林大学学报(地球科学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (6): 2051-2059.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220022

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

嫦娥四号探月雷达数据成像及月壤分层结构解释

宋文鹏1,李静1,2,熊洪强1,张领1,2,王艳龙3,刘忠富3   

  1. 1.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026
    2.自然资源部应用地球物理重点实验室,长春130026
    3.中水东北勘测设计研究有限责任公司,长春130021
  • 收稿日期:2021-01-15 出版日期:2022-11-26 发布日期:2022-12-27
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(41874134,42174065, 42222407);吉林省科技发展项目 (20200201216JC)

Imaging of Chang’e-4 Lunar Penetrating Radar Data and Regolith Structure and Stratigraphy Interpretation#br#

Song Wenpeng1, Li Jing1,2, Xiong Hongqiang1, Zhang Ling1,2, Wang Yanlong3,Liu Zhongfu3   

  1. 1. College of GeoExploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, China
    2. Key Laboratory of Applied Geophysics, Changchun 130026, China
    3. China Water Northeastern Investigation, Design & Research Co., Ltd., Changchun 130021, China
  • Received:2021-01-15 Online:2022-11-26 Published:2022-12-27
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China (41874134,42174065, 42222407) and the Technology Development Program of Jilin Province (20200201216JC)

摘要: 嫦娥四号高频通道探月雷达数据对研究月球背面冯·卡门陨石坑浅层月壤层结构,分析月球年代活动具有重要指示作用。嫦娥四号着陆区地质条件复杂,采用先进的雷达数据处理技术与方法,获得高精度的探月雷达数据成像结果是开展月球相关科学研究的重要基础。本文在前人研究的基础上,采用合成孔径聚焦技术(synthetic aperture focusing technique, SAFT)对嫦娥四号高频通道(500 MHz天线)探月雷达数据进行偏移成像。与传统的频率-波数(f-k)偏移结果相比,本文提出的数据成像方法提高了成像分辨率(单道信号时频分析后信号更集中),能够更加精细、清晰地反映出月壤层的纵向分层结构和横向界面起伏变化。利用SAFT方法,揭示了月壤层地面40 m深度范围内的三层剖面:浅层约12 m由芬森陨石坑喷出物组成的表土层、其下约17 m由冯·卡门陨石坑及周围陨石坑喷出物在玄武岩基岩上形成的溅射物层和最底部的玄武岩基岩层。

关键词: 嫦娥四号, 探月雷达, 合成孔径聚焦技术, 偏移成像, 月壤分层

Abstract: The lunar penetrating radar (LPR) data play an essential role in studying the lunar soil layer structure of the Von Karman crater on the back of the moon and analyzing the lunar chronological activities. Because the geological conditions of the Chang’e-4 landing area are complex, using advanced radar data processing technology and methods to obtain high-precision LPR imaging results is an important basis for lunar-related scientific research. Based on previous studies, the focusing algorithm based on the synthetic aperture focusing technique (SAFT) migration imaging is performed on the Chang’e-4 LPR 500 MHz data in this paper. Compared with the traditional f-k migration results, the method improved the imaging resolution. The proposed SAFT method can more finely reflect the vertically layered structure and horizontal interface fluctuation of the lunar soil layer. The LPR data interpretation section indicates that the lunar soil layer contains a shallow topsoil layer of about 12 m from Finsen crater within a depth of 40 m, about 17 m from the sputter layer of the crater around Von Karman and the lowest basaltic rock layer. 

Key words: Chang’e-4, lunar penetrating radar, synthetic aperture focusing technique, migration imaging, regolith structure

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  • V476.3
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