(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088)

0 引言

基于火星的特殊位置以及特殊环境,从20世纪60年代人类就开始对其探索。从1960年10月10日前苏联发射人类首颗火星探测器(Mars)开始,人类揭开了火星探测的序幕[1]。进入21世纪,火星探测成为深空探测的研究热点,美国、欧空局、俄罗斯、日本等大国或机构竞相提出火星探测计划,最为典型的火星环绕器次表层探测任务包括欧空局“火星快车”上搭载的火星次表层电离层先进探测雷达(Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding Radar,MARSIS)、美国“火星勘测轨道器”上搭载的浅表层探测雷达(Shallow Subsurface Sounding Radar,SHARAD)[2],其探测科学任务除了火星表面的物质构造、地质分布等,还承担着对火星电磁场和电离层的特性研究任务。相对而言,MARSIS因其信号带宽(1 MHz)比较窄,对冰层的厚度分辨率较弱;SHARAD不仅在分辨率上加以提高(带宽达到10 MHz),且以很简化的设计提供突出的探测性能,Chirp信号载波直接合成与接收机射频直接采样降低了系统复杂度、重量、功率,提高了可靠性,系统搭载于火星轨道探测器。连续3年的在轨测量结果表明设计目标完全满足,为火星探测提供了高质量的科学数据。但是,它们基本上是把原始数据传回到地球,然后线下进行数据处理。对于火星探测任务,因为距离太远,大量的数据传输一直是科学家较为头疼的问题。而本文就是通过对火星次表层探测雷达回波进行仿真模拟,对回波信号进行星上实时处理,得到聚焦以后的数据,直接传回地球,虽然存在一定的风险,但是显然能够大大降低数据量,这对于了解火星、走进火星,降低探测任务风险提供了更加有力的保证[3]。……