【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及行星探測領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法及設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、近年來，太陽系深空探測活動方興未艾，小行星探測已成為主要發(fā)展方向。小行星探測任務(wù)包括測定小行星的軌道參數(shù)、?自轉(zhuǎn)參數(shù)、?形狀大小和熱輻射等物理參數(shù)，?探測小行星的形貌、?表面物質(zhì)組分、?內(nèi)部結(jié)構(gòu)，?以及對返回樣品開展實驗室分析研究，?測定小行星樣品的物理性質(zhì)、?化學(xué)與礦物成分、?同位素組成和內(nèi)部構(gòu)造等。?其中，對小行星表層和次表層的介電常數(shù)的測量不僅有助于深刻認(rèn)識小行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分，還能進一步揭示小行星乃至太陽系的起源和演化。
2、據(jù)報道，我國計劃于2025年上半年實施首次小天體探測任務(wù)，即天問二號任務(wù)，該任務(wù)旨在對近地小行星2016?ho3開展伴飛探測和采樣返回探測。屆時，天問二號探測器搭載的單站軌道雷達將對小行星2016?ho3的內(nèi)部物質(zhì)成分進行科學(xué)探測。因此，如何利用天問二號單站軌道雷達記錄進行小行星內(nèi)部介電常數(shù)反演是當(dāng)前亟待解決的技術(shù)難題。目前，探地雷達中的全波形反演和層析成像反演技術(shù)都有望實現(xiàn)利用天問二號單站軌道雷達記錄反演得到小行星內(nèi)部介電常數(shù)分布，但是這兩種反演方法極度依賴初始模型（介電常數(shù)和電導(dǎo)率模型）。如果初始模型不準(zhǔn)確，會導(dǎo)致反演結(jié)果失敗。此外，這兩種方法還存在計算需求大和效率偏低的問題。因此至關(guān)重要。
3、在行星車載雷達（火星車探測雷達和月球車探測雷達）領(lǐng)域，目前已有的行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法主要包含雙曲線擬合法、三維速度譜分析法、優(yōu)化的雙曲線擬合法等。但這些方法
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于，提供一種基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法及設(shè)備，能快速準(zhǔn)確地獲取小行星內(nèi)部介電常數(shù)分布。
2、本專利技術(shù)提供一種基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，包括以下步驟：a1：對單站軌道雷達記錄進行預(yù)處理，得到僅含繞射波的單站軌道雷達記錄、繞射點數(shù)量和固定時窗；a2：根據(jù)小行星外形信息、軌道雷達觀測系統(tǒng)和天線中心頻率，得到空間網(wǎng)格間距、數(shù)值模擬計算區(qū)域、網(wǎng)格編號和小行星內(nèi)部區(qū)域所在的網(wǎng)格編號范圍；a3：按照預(yù)設(shè)介電常數(shù)掃描間隔數(shù)量，對小行星內(nèi)部介電常數(shù)取值范圍進行劃分，得到掃描介電常數(shù)序列；a4：根據(jù)數(shù)值模擬計算區(qū)域、網(wǎng)格編號、小行星外形信息和軌道雷達觀測系統(tǒng)，按照從小到大的順序從小行星內(nèi)部區(qū)域所在的網(wǎng)格編號范圍選取一個網(wǎng)格作為繞射點位置并按照從小到大的順序從掃描介電常數(shù)序列中選取一個掃描介電常數(shù)值作為小行星內(nèi)部介電常數(shù)，求解程函方程得到繞射波旅行時，計算僅含繞射波的單站軌道雷達記錄中自繞射波旅行時開始的固定時窗內(nèi)的繞射波的疊加能量，保存此時的繞射波疊加能量、繞射點位置和掃描介電常數(shù)值；a5：返回步驟a4，直至遍歷小行星內(nèi)部區(qū)域所在的網(wǎng)格編號范圍和整個掃描介電常數(shù)序列，從所有的繞射波疊加能量中挑選取局部極大值，局部極大值的數(shù)量為繞射點數(shù)量，挑選出局部極大值各自對應(yīng)的繞射點位置和掃描介電常數(shù)值；a6：對局部極大值各自對應(yīng)的繞射點位置和掃描介電常數(shù)值進行空間插值，得到小行星內(nèi)部介電常數(shù)分布。
3、進一步地，步驟a1具體包括：a11：對單站軌道雷達記錄中的直達波進行切除，得到切除直達波后的單站軌道雷達記錄；a12：將切除直達波后的單站軌道雷達記錄中的反射波進行分離，得到分離后的單站軌道雷達記錄；a13：將分離后的單站軌道雷達記錄中的多次波進行分離，得到僅含繞射波的單站軌道雷達記錄和繞射波；a14：根據(jù)繞射波的波形特征，得到繞射點數(shù)量和繞射波最大持續(xù)時間；根據(jù)繞射波最大持續(xù)時間和時間采樣間隔，得到固定時窗。
4、進一步地，步驟a2具體包括：計算空間網(wǎng)格間距，如公式：
5、
6、其中，表示x方向空間網(wǎng)格間距，表示真空中電磁波速度，表示小行星內(nèi)部介電常數(shù)，表示軌道雷達天線中心頻率；類似地，其他方向的空間網(wǎng)格間距也可以用上述公式計算獲得；根據(jù)小行星外形信息、軌道雷達觀測系統(tǒng)和空間網(wǎng)格間距，得到數(shù)值模擬計算區(qū)域；按照空間網(wǎng)格間距，將數(shù)值模擬計算區(qū)域劃分為一系列離散正交規(guī)則網(wǎng)格并依次編號，得到網(wǎng)格編號，根據(jù)小行星外形信息進一步得到小行星內(nèi)部區(qū)域所在網(wǎng)格的編號范圍。
7、進一步地，步驟a4的具體包括：a41：根據(jù)數(shù)值模擬計算區(qū)域和小行星內(nèi)部區(qū)域所在網(wǎng)格的編號范圍，按照從小到大的順序從小行星內(nèi)部區(qū)域網(wǎng)格編號范圍內(nèi)選取一個網(wǎng)格點作為繞射點；a42：根據(jù)小行星外形信息、軌道雷達觀測系統(tǒng)和繞射點，按照從小到大的順序從掃描介電常數(shù)序列中選取一個掃描介電常數(shù)值，求解程函方程，得到繞射波旅行時；a43：根據(jù)繞射波旅行時、固定時窗和僅含繞射波的單站軌道雷達記錄，得到自繞射波旅行時開始的固定時窗內(nèi)的繞射波的疊加能量；a44：返回步驟a42，直至計算獲得掃描介電常數(shù)序列中所有掃描介電常數(shù)值對應(yīng)的自繞射波旅行時開始的固定時窗內(nèi)的繞射波的疊加能量，保存對應(yīng)的繞射波疊加能量、繞射點位置和掃描介電常數(shù)值。
8、進一步地，步驟a43具體包括：根據(jù)繞射波旅行時、固定時窗和僅含繞射波的單站軌道雷達記錄，得到自繞射波旅行時開始的固定時窗內(nèi)的繞射波的疊加能量，計算公式如下：
9、
10、其中，表示第個假設(shè)繞射點位置和第個掃描介電常數(shù)值對應(yīng)的繞射波的疊加能量，表示能量擴放倍數(shù)，表示單站軌道雷達記錄中雷達道數(shù)，表示從步驟a42中基于第個假設(shè)繞射點位置和第個掃描介電常數(shù)值獲得的獲得的繞射波旅行時中挑選出的第道的繞射波旅行時，為步驟a2中固定時窗的長度，為僅含繞射波的單站軌道雷達記錄的第道繞射波數(shù)據(jù)的第個時間采樣點處的繞射波振幅。
11、本專利技術(shù)還提供計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法的步驟。
12、本專利技術(shù)還提供計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，該處理器執(zhí)行該程序時實現(xiàn)上述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法的步驟。
13、本專利技術(shù)還提供計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，步驟A1具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，步驟A2具體包括：計算空間網(wǎng)格間距，公式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，步驟A4具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，步驟A43具體包括：根據(jù)所述繞射波旅行時、固定時窗和僅含繞射波的單站軌道雷達記錄，得到自繞射波旅行時開始的固定時窗內(nèi)的繞射波的疊加能量，計算公式如下：
6.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法的步驟。
7.一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所
8.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-5任一所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，步驟a1具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，步驟a2具體包括：計算空間網(wǎng)格間距，公式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，步驟a4具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于單站軌道雷達的小行星內(nèi)部介電常數(shù)估計方法，其特征在于，步驟a43具體包括：根據(jù)所述繞射波旅行時、固定時窗和僅含繞射波的單站軌道雷達記錄，得到自繞射...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐志偉，張鳳珠，朱培民，袁悅鋒，李子昂，
申請(專利權(quán))人：中國地質(zhì)大學(xué)深圳研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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