中文标题：基于动态搜索中心的嫦娥四号月球表面穿透雷达层位追踪算法

英文标题：A Horizon Tracking Algorithm for Chang’E-4 Lunar Surface Penetrating Radar Based on Dynamic Search Center

来源期刊：雷达学报

基金项目：国家自然科学基金项目(12473063, 12461160265, 62227901)，广东省自然科学基金委会杰出青年科学基金(26050000346)，深圳市科创局基金项目(JCYJ20240813141206009, JCYJ20250604182522029)，深圳大学2035追求卓越研究计划(2024C009)

作  者：支羽萧^{1, 2}, 邱小航¹, 徐讲湾³, RaviSharma^{1, 2}, 梁梓航¹, 陈文韬¹, 蒋畅之^{5, 6}, 丁春雨^{1, 4}

作者单位：1. 深圳大学高等研究院 深圳 518000
2. 深圳大学微纳电子研究院 深圳 518060
3. 深圳大学土木与交通学院 深圳 518000
4. 天都-深圳大学深空探测联合实验室 广东 深圳 518060
5. 中国科学院国家天文台月球与深空探测重点实验室 北京 100020
6. 中国科学院大学天文与空间科学学院 北京 100049

摘  要：月球浅表层结构是理解月球地质演化、物质组成及空间风化过程的重要窗口。随着嫦娥工程等国内外探月任务获得大量雷达数据，月壤层状结构与物性特征的精细刻画成为月球科学研究的重点与难点之一。鉴于现有雷达层位识别与追踪方法在复杂散射环境下易受噪声和非均一性地质条件的影响，该文提出一种基于动态搜索中心的层位自动追踪算法。该算法引入高斯加权预测机制实现历史趋势与当前信号间的平衡，并采用多特征融合决策函数增强噪声环境下的追踪鲁棒性。模拟实验结果表明，当搜索半径 l = 20、历史窗口 n = 20 时，算法在浅层(<140 ns)层位识别误差小于2%；针对深层(>170 ns)信号衰减问题，引入边缘方向权重可将追踪误差降低30%以上。将所提算法应用于嫦娥四号实测数据，实现了测月雷达剖面层位的自动拾取，所得分层结果与前人研究高度吻合。算法在数值模拟与任务实测穿透雷达数据中均表现优异，能够准确识别不同介质与复杂形态下的真实层位，抑制噪声并保持路径平滑。综上，该文提出的算法实现了低人工依赖、高鲁棒性与高精度的层位自动追踪，对精确识别未来嫦娥七号月球任务与火星浅表层雷达数据中的地下结构，具有重要参考价值。

全文链接： https://radars.ac.cn/cn/article/doi/10.12000/JR25216