基于自适应形态学的探月雷达噪声压制方法

【摘要】探月雷达信号处理解析对正确认识月球组构具有重要意义。由于天线耦合、着陆器相关金属构件等复杂工作因素的影响，使嫦娥三号探月雷达的第二通道数据受到明显的噪声干扰，影响数据解释。为提高探月雷达数据的信噪比，提出一种自适应的形态学滤波方法，其能够通过结构元素尺寸不同的形态学滤波器提取探月雷达信号中不同尺度的信息，且能够利用粒子群算法对结构元素尺寸进行自动筛选。通过实测数据对算法的去噪性能进行测试，结果表明，相比带通滤波和经验模态分解方法，自适应形态学滤波方法具有明显的优越性，能够更好地提取探月雷达信号中的有用信息及压制干扰噪声。同时，该方法的输出结果为探月雷达数据的进一步解释提供了较好的科学依据。

【关键词】探月雷达；数学形态学；信号提取；噪声压制

0 引言

探月雷达是我国嫦娥探月工程中对月表进行实地登录探测的重要手段[1-2]，其原理是通过天线发射的高频电磁波脉冲对隐伏目标体进行探测。其中嫦娥三号探月雷达系统具有两个通道：第一通道中心工作频率为60 MHz，厚度上分辨率为米级，用于浅层月壳结构探测；第二通道中心工作频率为500 MHz，厚度上分辨率小于30 cm，用于探测月壤厚度和结构[3-4]。

然而由于天线耦合、着陆器相关金属构件等工作条件的影响，使得月面下目标的反射信号受到强烈干扰。为抑制杂波噪声干扰，获取更高分辨率的月表层位成像，许多信号处理方法被用于探月雷达信号处理，如反褶积方法[5]、带通滤波[6]、振幅补偿[7]、二维经验模式分解滤波[8]、背景噪声去除方法[9-10]、shearlet变换[11]等，并取得了良好的处理效果，但这些算法核心构成略显复杂或存在噪声残留问题࿰

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