月壤厚度及介电常数反演研究.pdf

A Thesis Submitted in Fully Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering


Research On Lunar Regolith Depth And
Dielectric Constant Retrieve



Candidate : Li Liangge
Major : ic Field & Microwave
Techniques
Supervisor : Associate Liangqi
Prof. Li Qingxia





Huazhong University of Science and Technology
Wuhan 430074, P. R. China
January, 2012
独创性声明

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究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或
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日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
“嫦娥一号”探月卫星携带的微波探测仪(CELMS)是世界上首次在月球轨道上
对月球进行观测的被动探测器。CELMS 有四个工作频率:,, 和 37GHz,
通过多通道微波辐射亮温研究月壤特性,反演整个月球表面月壤厚度的分布是其重
要任务之一。在轨运行期间,CELMS 获得了大量的微波亮温数据,基本上覆盖了全
月的范围。对 CELMS 观测数据的解析,将有助于研究者从中得出全月的月壤厚度、
地形、矿物含量等信息,对人类探月有重要意义。
本文基于华中科技大学(HUST)探月组建立的月壤微波辐射亮温计算模型,分析
了参数选取对模拟亮温的影响,模拟计算了全月的微波辐射亮温,并与 CELMS 实测
微波亮温数据进行了比较。根据 CELMS 实测的微波亮温数据,分析了全月的亮温变
化趋势。由于模拟计算的亮温与实测的亮温存在一定的差距,本文采用了统计分析
的方法处理了实测亮温数据,并利用简化的模型得出了次表面等效发射率与月壤厚
度和实测亮温之间的关系,利用处理后的数据和拟合的函数关系,反演出了全月的
月壤厚度,反演出的全月月壤厚度分布基本合理,反演的月海地区月壤的厚度与文
献报道的厚度较为接近。基于精确的多层正向传输模型,本文构建出了月表介电常
数与月壤辐射亮温之间的函数关系,分析发现利用该关系得出的 37G 通道午夜时刻
模拟亮温与实测亮温数据较为接近。利用约束最优化搜索方法和午夜 12 点模拟、实
测亮温,本文反演出了全月的月表介电常数,反演结果与文献给出的结果较为接近。

关键词: “嫦娥一号”传输模型反演月壤厚度月壤介电常数

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Lunar Microwave Sounder(LMS) onboard the “Chang’E-1” Lunar probe satellite is
the first passive sounder flying on lunar orbit. CELMS has four channels :3G,,
and of lunar regolith depth and other characters by accessing four
channel microwave brightness-temperature (TB) is one of CELMS’s scientific purpose.
CELMS had a