月面探测器回波模拟方法研究

摘要

月球是距离地球最近的一个天体，并且富含很多资源。随着社会的发展、科技的进步，世界上很多国家都相继提出了各自的探月计划，我国也于2003年正式启动了月球探测计划“嫦娥工程”。目前，我国的第一个阶段绕月探测已经实现。第二个阶段则需要探测器在月面实现软着陆，并进行月球巡视勘查。在软着陆阶段，需要由微波测距、测速敏感器提供着陆器到月面的距离信息及着陆器的速度信息，以便在着陆过程中对着陆器的速度和姿态进行实时的控制，从而确保软着陆的顺利完成。
　　本文主要对月面回波模拟的方法进行了深入的研究，首先建立符合真实月面地形特点的月面几何模型以及具有高可信度的月面电磁散射模型，并结合着陆敏感器实测天线方向图以及降落轨迹数据，生成逼真的月面射频模拟回波数据，并对回波数据进行处理和分析，验证了月面几何模型电磁模型以及月面回波数据的正确性，从而为微波测距、测速敏感器的研制提供了数据支持。在实际仿真过程中，由于仿真时间过长，本文提出了并行计算的仿真思想。通过并行计算算法大大降低了仿真所需的时间，满足了实时仿真的需求，从而验证了本文方法的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要内容

第二章 月面目标回波模拟器设计方案

2．1 月面目标回波模拟器需求分析

2．2 月面目标回波模拟器的介绍

2．2．1 月面目标回波模拟器的组成

2．2．2 月面目标回波模拟器的着陆过程

2．3 月面回波模拟方法分析

2．3．1 月面地形几何模型

2．3．2 电磁散射模型

2．3．3 月面回波模拟方法

2．3 本章小结

第三章 模拟回波生成及处理

3．1 月球表面地形几何建模方法

3．1．1 月面实测DEM数据分形插值

3．1．2 月面起伏模型

3．1．3 陨石坑模型

3．1．4 突起石块模型

3．1．5 场景中陨石坑和突起石块数量、位置计算及相互叠加方法

3．1．6 仿真结果及分析

3．2 月面电磁散射模型建模方法

3．2．1 三角面元模型

3．2．2 三角面单元后向散射特性

3．2．3 月面介电常数计算

3．2．4 遮挡效应

3．2．5 多次散射效应

3．2．6 仿真结果及分析

3．3 月面回波模拟方法及步骤

3．4 测距回波模拟及处理流程

3．4．1 回波处理方法

3．4．2 处理流程

3．4．3 仿真及分析

3．5 测速回波模拟及处理流程

3．5．1 回波处理方法

3．5．2 处理流程

3．5．3 仿真及分析

3．6 本章小结

第四章 基于并行计算的月面目标回波仿真算法

4．1 并行计算基本原理

4．2 测距回波的并行计算仿真

4．3 测速回波的并行计算仿真

4．4 本章小结

结束语

致谢

参考文献