利用双频雷达探测地下冰层的方法

摘要

本发明提供了一种利用双频雷达探测火星地下冰层的方法。该方法通过对雷达回波信号强度、延时等特性的分析，获取火星表面覆盖层厚度以及火星地下是否存在冰层，以及冰层的厚度等信息，相比于现有技术中子测量技术准确性和可靠性更高。

主权项

一种利用双频雷达探测火星地下冰层的方法，其特征在于，包括：步骤A，通过发射天线向火星表面发射周期性的双频雷达信号，其中，发射天线距离被测表面的高度为R，双频雷达信号的设置如下：发射功率为P_T，第一频率为f₁、第二频率为f₂，收发天线增益为G；步骤B，由接收天线接收由火星表面返回的所述双频雷达信号的回波信号，由该回波信号中提取以下参数：对于第一频率f₁雷达信号的回波：由第一个回波提取雷达表面回波功率P₁；由第二个回波提取雷达次表面回波信号幅度P_2f1，功率P₂以及雷达波在火星表面覆盖层中的传播延时τ_D1；由第三个回波提取雷达回波信号幅度P_3f1以及雷达波在火星次表层中的传播延时τ_D2；对于第二频率f₂的回波：由第二个回波提取雷达次表面回波信号幅度P_2f2；由第三个回波提取雷达回波信号幅度P_3f2；步骤C，根据雷达表面回波功率P₁，求得雷达波在火星表面产生的反射系数R₀₁；步骤D，根据雷达波在火星表面产生的反射系数R₀₁，求得火星表面覆盖层介质相对介电常数ε_r1；步骤E，根据第一频率f₁、第二频率f₂、第一频率f₁的雷达次表面回波信号幅度P_2f1、第二频率f₂的雷达次表面回波信号幅度P_2f2、雷达波在火星表面覆盖层中的传播延时τ_D1以及火星表面覆盖层介质相对介电常数ε_r1，求得雷达波在火星表面覆盖层传播时的损耗角正切tanδ₁及火星表面覆盖层厚度Z₁；步骤F，根据双频雷达信号的发射功率为P_T、收发天线增益为G、雷达波在火星表面产生的反射系数R₀₁、火星表面覆盖层介质相对介电常数ε_r1、雷达波在火星表面覆盖层传播时的损耗角正切tanδ₁、火星表面覆盖层厚度Z₁、第一频率f₁的雷达次表面回波信号功率P₂以及雷达波在火星表面覆盖层传播时的损耗角正切tanδ₁，求得雷达波在火星次表面产生的反射系数R₁₂；步骤G，根据雷达波在火星表面产生的反射系数R₀₁和雷达波在火星次表面产生的反射系数R₁₂，求得火星次表层介质相对介电常数ε_r2；根据第一频率f₁的第三个回波的雷达回波信号幅度P_3f1、第一频率f₁雷达波在火星次表层中的传播延时τ_D2以及第二频率f₂的第三个回波取雷达回波信号幅度P_3f2，求得雷达波在次表层传播时的损耗角正切tanδ₂；步骤H，根据雷达波在次表层传播时的损耗角正切tanδ₂，火星次表层介质相对介电常数ε_r2，第一频率f₁，计算出火星次表层介质中电磁波的衰减常数α，如果衰减常数α介于10dB/km至20dB/km之间，则判断火星上存在冰层；否则，则判断火星上不存在冰层。