机载极地冰川探测雷达数据处理及杂波抑制方法研究

机载极地冰川探测雷达能够对南极冰盖进行大范围、高精度的厚度测量，是目前最为有效的技术手段之一。课题组已在国内率先完成了机载极地冰川探测雷达系统。数据处理和杂波抑制是进行机载测量必不可少的技术手段。用工作于正下视模式的机载雷达进行冰川探测时，由于冰面存在很强的地表杂波，会从沿航迹向和跨航迹向上掩盖冰下几千米深处的微弱回波信号，因而数据处理和杂波抑制方法是否有效决定了整个系统的表现，是一个普遍和具有挑战性的研究课题。课题组提出了基于频域分割的宽波束补偿算法进行运动补偿，采用聚焦SAR算法、多普勒滤波算法等方法进行杂波抑制，并提出了改进的聚焦SAR算法。在此基础上，完成满足大数据量、高效稳健的工程化算法，编制机载冰川探测雷达数据处理和分析软件。本项目的完成，将为我国极地科学研究提供先进的技术手段。同时，由于冰川环境和月壤及火星地表覆盖相似，本课题的研究成果还可以进一步用于我国月球探测和火星探测。

机载极地冰川探测雷达能够对南极冰盖进行大范围、高精度的厚度测量，是目前极地冰盖探测最为有效的技术手段之一。本课题开展机载极地冰川探测雷达数据处理及杂波抑制方法研究，为南极冰盖进行大范围高精度的机载测量提供技术积累和支持。. 本课题开展电磁波在冰川中传播特性理论和数值计算方法研究，建立了冰川探测的电磁场模型，为雷达系统优化和试验参数选取提供了理论依据。开展雷达数据处理的研究工作，编制了极地冰厚探测雷达分析与数据处理软件。开展杂波抑制算法研究，提出几种新的杂波抑制算法，比如：一种基于图像熵递减收敛的GPR杂波抑制方法，一种基于鲁棒的主分量分解－总变分原理的杂波抑制和层位提取算法等。研究了波数域成像算法，提出了有效的宽波束运动补偿算法，比如一种改进的基于stolt距离徙动的波数域成像算法，一种修正的非线性调频尺度(Chirp Scaling，CS)成像的方法。开展了月球表面杂波抑制方法研究，为未来基于轨道器的月球和火星雷达探测数据处理做了技术积累。. 课题组在祁连山老虎沟冰川开展内陆冰川试验，验证了冰雷达设计的正确性。开展了直升机搭载飞行验证试验，为未来进行南极飞行试验积累了经验。参加了我国第26次、28次和29次南极科学考察，顺利完成了计划预定的探测任务，得到了极地遥感、冰川学等领域专家的高度评价。获取了一批南极冰盖探测数据，为研究南极地区气候变化和冰下地形地貌提供了科学依据。在第28次科学考察中，获取了冰下大于2000米深的探测数据，这也是我国首次采用自主研制的冰雷达设备获取超过2000米深的探测数据。在第冰雷达设备随我国29次南极科考内陆冰盖队启程赴昆仑站试验之际，中央电视台新闻联播节目给予了报道，取得了很好的社会效益。. 课题组申请发明专利5项，其中已经获得授权1项，申请软件著作权1项，发表论文12篇。