本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及CE-5有效載荷對(duì)月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀數(shù)據(jù)去除背景的方法。

背景技術(shù)：

月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀LRPR(Lunar Regolith Penetrating Radar)是一種基于嫦娥五號(hào)著陸器平臺(tái)的高分辨率月壤表面穿透探測(cè)雷達(dá)，是實(shí)現(xiàn)嫦娥五號(hào)(CE-5)任務(wù)科學(xué)探測(cè)目標(biāo)的重要載荷之一。月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀的探測(cè)任務(wù)是月球次表層結(jié)構(gòu)探測(cè)，用于月壤厚度和結(jié)構(gòu)探測(cè)及為鉆取采樣過程提供信息支持。

月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀是一種工作于無載頻皮秒脈沖信號(hào)體制的高分辨率成像探測(cè)雷達(dá)，安裝在著陸器地板上的，因?yàn)橹懫飨到y(tǒng)是靜止不動(dòng)的，即月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀是在靜止的狀態(tài)下工作，所以月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀采用多個(gè)超寬帶時(shí)域天線組成天線陣，通過電掃描的方式實(shí)現(xiàn)每一個(gè)天線既能進(jìn)行發(fā)射又能進(jìn)行接收，當(dāng)其中一個(gè)天線發(fā)射時(shí)，其余所有天線均能進(jìn)行接收。通過該電掃描探測(cè)的方式可以實(shí)現(xiàn)天線陣列下方區(qū)域月壤厚度及其分層結(jié)構(gòu)的高分辨率探測(cè)圖像。

月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀的工作原理是：發(fā)射機(jī)在控制器的控制下產(chǎn)生超寬帶無載頻皮秒脈沖信號(hào)，經(jīng)過發(fā)射天線向月面下輻射/耦合超寬帶皮秒脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)在月壤中傳播時(shí)，如果遇到月壤分層界面或月壤中存在的巖石塊，將產(chǎn)生脈沖信號(hào)的反射和散射。接收天線接收到該反射和散射信號(hào)后通過高頻電纜饋送給接收機(jī)。接收機(jī)在控制器的控制下對(duì)脈沖回波信號(hào)進(jìn)行等效取樣后獲得在時(shí)間上被展寬的等效脈沖回波信號(hào)，控制器對(duì)等效脈沖回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換變成易于處理和成像的數(shù)字信號(hào)。

在雷達(dá)控制器的控制下，可選通其中一個(gè)天線作為發(fā)射天線，其余所有天線均作為接收天線進(jìn)行回波接收，當(dāng)遍歷所有天線均作為發(fā)射天線進(jìn)行探測(cè)之后，月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀便能獲得天線下方區(qū)域月壤的一次完整的探測(cè)數(shù)據(jù)，通過對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和成像，就可以獲取一幅探測(cè)區(qū)域內(nèi)月壤分層結(jié)構(gòu)圖像。

因?yàn)樵氯澜Y(jié)構(gòu)探測(cè)儀是在靜止的狀態(tài)下工作，工作方式有別于普通的商業(yè)探地雷達(dá)，因此所獲取得原始數(shù)據(jù)也有別于商業(yè)探地雷達(dá)的數(shù)據(jù)。月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀必然會(huì)受到著陸器本體的影響；又因?yàn)橹車h(huán)境和設(shè)備自身的溫度等因素的影響，因此必須要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，以得到標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)數(shù)據(jù)，然后用于探測(cè)區(qū)域成像等科學(xué)研究。而現(xiàn)有的傳統(tǒng)的商業(yè)探地雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理方法是無法滿足月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀數(shù)據(jù)處理的需求的，因此要研究一種新的方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行去除背景的處理，以得到標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是通過對(duì)原始實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)進(jìn)行去除背景的處理，以得到標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)數(shù)據(jù)，避免原始數(shù)據(jù)受外界影響，并得到標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)數(shù)據(jù)。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供了一種對(duì)月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀數(shù)據(jù)去除背景的方法，用于對(duì)月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀探測(cè)得到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以得到標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)數(shù)據(jù)，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1、分別對(duì)所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)進(jìn)行插值；

步驟2、對(duì)插值后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間校正；

步驟3、對(duì)時(shí)間校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正；

步驟4、將所述背景數(shù)據(jù)和完成幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原；

步驟5、將校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)減去背景數(shù)據(jù)。

上述方案中，所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)是指月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀得到的原始實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和原始背景數(shù)據(jù)，經(jīng)過采樣時(shí)刻校正、去除直流、通道延時(shí)校正后得到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)。

上述方案中，所述的采樣時(shí)刻校正包括以下步驟：結(jié)合采樣時(shí)間軸數(shù)據(jù)和采樣起始位置，確定每道數(shù)據(jù)的實(shí)際時(shí)間軸；按照理想的采樣時(shí)刻進(jìn)行插值。

上述方案中，所述的去除直流包括以下步驟：將采樣點(diǎn)時(shí)刻校正后的數(shù)據(jù)變換至頻域；對(duì)頻率域數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波；將頻率域的數(shù)據(jù)變換至?xí)r域。

上述方案中，所述的通道延時(shí)校正包括以下步驟：計(jì)算基準(zhǔn)化后的通道校正時(shí)間數(shù)據(jù)；將科學(xué)數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行插值；確定數(shù)據(jù)的通道延時(shí)；將平移后的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。

上述方案中，步驟1中，所述的分別對(duì)所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)進(jìn)行插值是指使用分段3次Hermite插值法，進(jìn)行10倍插值。

上述方案中，步驟2中，還包括計(jì)算時(shí)間校準(zhǔn)量T_shift，公式如下：

其中t_g為直達(dá)波到達(dá)時(shí)刻，τ_shift為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間校準(zhǔn)量，f_back(t)為插值后的背景數(shù)據(jù)，f_raw(t)為插值后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；為插值后的采樣間隔；τ＝[-100，100]*dt是因?yàn)楦鶕?jù)地面驗(yàn)證試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)，背景數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在時(shí)間上相差都在100*1.83ps之內(nèi)。

上述方案中，步驟2中，所述的對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間校正，公式如下：

d_t＝1.83ps，n為插值后的采樣間隔；n為需要平移的點(diǎn)數(shù)，四舍五入取整；當(dāng)該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)τ_shift＞0時(shí)，將數(shù)據(jù)向前平移n個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的末尾補(bǔ)充n個(gè)0；當(dāng)該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)τ_shift＜0時(shí)，將數(shù)據(jù)向后平移n個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的前端補(bǔ)充n個(gè)0。

上述方案中，所述步驟3還包括求取幅度校正的系數(shù)a，公式如下：

f_raw(t+τ_shift)為時(shí)間校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

上述方案中，步驟3中所述的對(duì)時(shí)間校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正，公式如下：

f_out(t)＝a*f_raw(t+τ_shift)

f_out(t)為完成幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

上述方案中，步驟4中所述的將所述背景數(shù)據(jù)和完成幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原指按照10∶1的采樣進(jìn)行還原。

(三)有益效果

去除背景的處理方法，適用于具有背景數(shù)據(jù)的探地雷達(dá)的背景去除處理；同時(shí)也適用于因?yàn)椴杉臅r(shí)機(jī)不同、溫度差異、系統(tǒng)抖動(dòng)等造成的多組具有差異的數(shù)據(jù)歸一化處理工作。

本發(fā)明還解決了普通商業(yè)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法無法處理月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀科學(xué)數(shù)據(jù)的問題，使得月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過本套方法處理后，得到標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為后續(xù)的進(jìn)一步處理奠定基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的對(duì)月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀數(shù)據(jù)去除背景的方法的基本流程圖

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)CE-5有效載荷月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀數(shù)據(jù)去除背景的整體流程圖。

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采樣時(shí)間軸與實(shí)際采樣時(shí)間關(guān)系示意圖。

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的去除直流效果圖。

圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的校正前的回波信號(hào)。

圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的校正后的回波信號(hào)。

圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的時(shí)窗選取示意圖。

圖8為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單道波形數(shù)據(jù)校正前。

圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單道波形數(shù)據(jù)校正后。

圖10為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直接去除背景效果。

圖11為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)校正后去除背景效果。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種對(duì)月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀數(shù)據(jù)去除背景的方法，用于對(duì)月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀探測(cè)得到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以得到標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)數(shù)據(jù)，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1、分別對(duì)所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)進(jìn)行插值；

步驟2、對(duì)插值后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間校正；

步驟3、對(duì)時(shí)間校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正；

步驟4、將所述背景數(shù)據(jù)和完成幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原；

步驟5、將校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)減去背景數(shù)據(jù)。

上述方案中，所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)是指月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀得到的原始實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和原始背景數(shù)據(jù)，經(jīng)過采樣時(shí)刻校正、去除直流、通道延時(shí)校正后得到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)。

上述方案中，所述的采樣時(shí)刻校正包括以下步驟：結(jié)合采樣時(shí)間軸數(shù)據(jù)和采樣起始位置，確定每道數(shù)據(jù)的實(shí)際時(shí)間軸；按照理想的采樣時(shí)刻進(jìn)行插值上述方案中，所述的去除直流包括以下步驟：將采樣點(diǎn)時(shí)刻校正后的數(shù)據(jù)變換至頻域；對(duì)頻率域數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波；將頻率域的數(shù)據(jù)變換至?xí)r域。

上述方案中，所述的通道延時(shí)校正包括以下步驟：計(jì)算基準(zhǔn)化后的通道校正時(shí)間數(shù)據(jù)；將科學(xué)數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行插值；確定數(shù)據(jù)的通道延時(shí)；將平移后的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。

上述方案中，步驟1中，所述的分別對(duì)所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)進(jìn)行插值是指使用分段3次Hermite插值法，進(jìn)行10倍插值。

上述方案中，步驟2中，還包括計(jì)算時(shí)間校準(zhǔn)量τ_shift，公式如下：

其中t_g為直達(dá)波到達(dá)時(shí)刻，τ_shift為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間校準(zhǔn)量，f_back(t)為插值后的背景數(shù)據(jù)，f_raw(t)為插值后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；為插值后的采樣間隔；τ＝[-100，100]*dt是因?yàn)楦鶕?jù)地面驗(yàn)證試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)，背景數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在時(shí)間上相差都在100*1.83ps之內(nèi)。

上述方案中，步驟2中，所述的對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間校正，公式如下：

d_t＝1.83ps，n為插值后的采樣間隔；n為需要平移的點(diǎn)數(shù)，四舍五入取整；當(dāng)該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)τ_shift＞0時(shí)，將數(shù)據(jù)向前平移n個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的末尾補(bǔ)充n個(gè)0；當(dāng)該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)τ_shift＜0時(shí)，將數(shù)據(jù)向后平移n個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的前端補(bǔ)充n個(gè)0。

上述方案中，所述步驟3還包括求取幅度校正的系數(shù)a，公式如下：

f_raw(t+τ_shift)為時(shí)間校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

上述方案中，步驟3中所述的對(duì)時(shí)間校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正，公式如下：

f_out(t)＝a*f_raw(t+τ_shift)

f_out(t)為完成幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

上述方案中，步驟4中所述的將所述背景數(shù)據(jù)和完成幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原指按照10∶1的采樣進(jìn)行還原。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明的對(duì)月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀數(shù)據(jù)去除背景的方法的基本流程圖，如圖1所示，首先分別對(duì)所述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)進(jìn)行插值；對(duì)插值后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間校正；對(duì)時(shí)間校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校正；將所述背景數(shù)據(jù)和完成幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原；最后將校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)減去背景數(shù)據(jù)。

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)CE-5有效載荷月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀數(shù)據(jù)去除背景的整體流程圖，如圖2所示，讀取原始實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和原始背景數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行采樣時(shí)刻校正，輸出采樣時(shí)刻校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)；讀取采樣時(shí)刻校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行去除直流，輸出去除直流后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)；讀取去除直流后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行通道延時(shí)校正，輸出通道延時(shí)校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)；最后，讀取通道延時(shí)校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行去除背景，得到去除背景后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，從而得到完成數(shù)據(jù)處理工作的數(shù)據(jù)。

因?yàn)樵O(shè)備的電子元器件自身在不同的溫度下工作時(shí)，器件的性能指標(biāo)會(huì)有細(xì)微的差別等原因，使得設(shè)備接收機(jī)的采樣時(shí)刻不可能完全按照理想的時(shí)刻進(jìn)行采樣，會(huì)造成采樣時(shí)刻的不均勻化，因此需要對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)按照理想的時(shí)刻進(jìn)行采樣校正，以保證采樣時(shí)刻的均勻化。

其中，采樣時(shí)間軸數(shù)據(jù)來自于設(shè)備的地面定標(biāo)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)闇囟茸兓仍?，元器件性能?huì)產(chǎn)生細(xì)微變化，這會(huì)造成采樣時(shí)刻不能夠理想的均勻化，本數(shù)據(jù)為每個(gè)采樣點(diǎn)的實(shí)際采樣時(shí)刻，由統(tǒng)計(jì)得來。

月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀共12個(gè)天線，采用1發(fā)11收的工作模式，當(dāng)遍歷所有天線均作為發(fā)射天線進(jìn)行探測(cè)之后，故共產(chǎn)生12*11＝132道科學(xué)數(shù)據(jù)，每道科學(xué)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為310+6000(byte)，310為道頭信息，6000為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

進(jìn)行采樣時(shí)刻校正時(shí)，首先，讀取采樣時(shí)間軸數(shù)據(jù)，采樣時(shí)間軸數(shù)據(jù)為月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀采集一道科學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)，各采樣點(diǎn)(以6為步進(jìn)：月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀最終工作時(shí)的步進(jìn))的實(shí)際采樣時(shí)刻，該數(shù)據(jù)由地面定標(biāo)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)所得。實(shí)際所采集的科學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)間軸數(shù)據(jù)可以根據(jù)參數(shù)“采樣起始位置”，在采樣時(shí)間軸數(shù)據(jù)中(是一個(gè)最大時(shí)間窗0～43320的實(shí)際采樣時(shí)刻值)來查找本道數(shù)據(jù)實(shí)際采樣時(shí)刻；讀取背景數(shù)據(jù)，尋找數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)“0x146F1111”；找到數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)后，讀取一道科學(xué)數(shù)據(jù)，該道科學(xué)數(shù)據(jù)包含310字節(jié)的道頭信息和3000個(gè)點(diǎn)(每點(diǎn)16bit，即2字節(jié))的原始科學(xué)數(shù)據(jù)；

其次，根據(jù)道頭信息中的“采樣起始位置”參數(shù)，再結(jié)合采樣時(shí)間軸數(shù)據(jù)和“采樣起始位置”，確定該組數(shù)據(jù)的實(shí)際時(shí)間軸(即實(shí)際采樣時(shí)刻值大小)；圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采樣時(shí)間軸與實(shí)際采樣時(shí)間關(guān)系示意圖，如圖3所示，按照理想的采樣時(shí)間進(jìn)行插值(理想的時(shí)間為：(1∶3000)*d_t d_t＝18.3ps)，得到理想的采樣時(shí)間背景數(shù)據(jù)；插值使用分段3次Hermite插值，它不但能夠保持原節(jié)點(diǎn)的值，而且節(jié)點(diǎn)處一階導(dǎo)數(shù)也相同，使得插值函數(shù)和被插值函數(shù)的密合程度非常好。

最后，重復(fù)上述操作，進(jìn)行下一道數(shù)據(jù)的采樣時(shí)刻校正，直至完成132道科學(xué)數(shù)據(jù)的校正；實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也按照該方法，叢而完成數(shù)據(jù)的采樣時(shí)刻校正。

因?yàn)樵O(shè)備工作時(shí)的溫度原因、增益設(shè)置等原因，背景數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)中都含有直流成分，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)需要進(jìn)行去除直流處理，即采用帶通濾波的方式進(jìn)行去除直流成分。

去除直流時(shí)，讀取月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀采樣點(diǎn)時(shí)刻校正后的背景數(shù)據(jù)；使用FFT變換將采樣點(diǎn)時(shí)刻校正后的背景數(shù)據(jù)變換至頻域；使用hanning窗對(duì)頻率域數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通濾波，頻點(diǎn)參數(shù)(低頻帶阻截止頻率，低頻帶通截止頻率，高頻帶通截止頻率，高頻帶阻截止頻率)：(100M，300M，3G，5G)；帶通濾波的頻率響應(yīng)為：

其中f₁＝100MH_z、f₂＝300MH_z、f₃＝3GH_z、f₄＝5GH_z；

將頻率域的數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT變換至?xí)r域，得到去除直流后的背景數(shù)據(jù)；

月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀采樣時(shí)刻校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也按照背景數(shù)據(jù)的處理方式重復(fù)上述步驟進(jìn)行去除直流處理。

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的去除直流效果圖，如圖4所示，相比于去除直流前的數(shù)據(jù)，去除直流后的數(shù)據(jù)已經(jīng)基本沒有直流成分了。

因?yàn)樵氯澜Y(jié)構(gòu)探測(cè)儀在進(jìn)行通道切換時(shí)，需要通過一個(gè)開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)，會(huì)造成通道時(shí)延的差異，以及電纜長(zhǎng)度的細(xì)微差異帶來的時(shí)延，因此要對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行通道延時(shí)處理。

在通道延時(shí)處理時(shí)，讀取通道延時(shí)校正時(shí)間數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)來自于設(shè)備的地面定標(biāo)實(shí)驗(yàn)；將其他收發(fā)通道延時(shí)數(shù)據(jù)以1發(fā)2收的延時(shí)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，計(jì)算出與該基準(zhǔn)時(shí)間的相對(duì)時(shí)間值，從而得到基準(zhǔn)化后的通道校正時(shí)間數(shù)據(jù)t_shift；讀取去除直流后的背景數(shù)據(jù)，尋找數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)頭“0x146F1111”；找到數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)頭后，讀取一道科學(xué)數(shù)據(jù)，該道科學(xué)數(shù)據(jù)包含310字節(jié)的道頭信息和3000個(gè)點(diǎn)(每個(gè)采樣點(diǎn)16bit，即2字節(jié)/采樣點(diǎn))的有效數(shù)據(jù)；將該道科學(xué)數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)使用分段3次Hermite插值進(jìn)行10倍的插值；根據(jù)道頭信息中的“收發(fā)通道號(hào)”參數(shù)，確定該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)t_shift，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)校準(zhǔn)；

n為需要平移的點(diǎn)數(shù)，四舍五入取整；t_shift為通道的延時(shí)，為插值后的采樣間隔；當(dāng)該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)t_shift＞0時(shí)，將數(shù)據(jù)向前平移n個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的末尾補(bǔ)充n個(gè)0；當(dāng)該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)t_shift＜0時(shí)，將數(shù)據(jù)向后平移n個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的前端補(bǔ)充n個(gè)0；

將平移后的數(shù)據(jù)，按照10∶1的采樣還原，即為該道數(shù)據(jù)通道延時(shí)校正后的數(shù)據(jù)；重復(fù)上述操作進(jìn)行下一道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)校正，直至完成132道科學(xué)數(shù)據(jù)的校正；按照同樣的方法完成去除直流后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的通道延時(shí)校正。圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的校正前的回波信號(hào)，圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的校正后的回波信號(hào)。

因?yàn)楸尘靶盘?hào)主要來自于設(shè)備系統(tǒng)自身和設(shè)備工作時(shí)著陸器本體對(duì)探測(cè)目標(biāo)的干擾，因此去除背景對(duì)月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀的數(shù)據(jù)處理尤為重要，

去除背景時(shí)，以該通道背景數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該通道的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)按照互相關(guān)的方法求取時(shí)間校準(zhǔn)量：

其中，t_g為直達(dá)波到達(dá)時(shí)刻，τ_shift為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間校準(zhǔn)量，f_back(t)為背景數(shù)據(jù)，f_raw(t)為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；為插值后的采樣間隔；τ＝[-100，100]*dt是因?yàn)楦鶕?jù)地面驗(yàn)證試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)，圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的時(shí)窗選取示意圖，如圖7所示，背景數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在時(shí)間上相差都在100*1.83ps之內(nèi)。

按照τ_shift對(duì)該通道的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間校正：

d_t＝1.83ps，n為插值后的采樣間隔；n為需要平移的點(diǎn)數(shù)，四舍五入取整；當(dāng)該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)τ_shift＞0時(shí)，將數(shù)據(jù)向前平移n個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的末尾補(bǔ)充n個(gè)0；當(dāng)該道數(shù)據(jù)的通道延時(shí)τ_shift＜0時(shí)，將數(shù)據(jù)向后平移n個(gè)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的前端補(bǔ)充n個(gè)0；以該通道背景數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該通道的完成時(shí)間校正后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)按照互相關(guān)的方法求取幅度校正的系數(shù)a：

f_raw(t+τ_shift)為完成時(shí)間校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；

將該通道的完成時(shí)間校正后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)按照如下公式完成幅度校正：

f_out(t)＝a*f_raw(t+τ_shift)

f_out(t)為完成幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；

將該通道插值后的背景數(shù)據(jù)和完成時(shí)間、幅度校正的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按照10∶1的采樣進(jìn)行還原；

通道校正后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)減去該通道的背景數(shù)據(jù)，完成該通道背景的去除。重復(fù)以上操作直至完成132道科學(xué)數(shù)據(jù)的背景去除。如圖8、圖9所示，圖8為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單道波形數(shù)據(jù)校正前的圖像，圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單道波形數(shù)據(jù)校正后的圖像。

圖10為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直接去除背景效果，圖11為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)校正后去除背景效果，比較而言，經(jīng)過數(shù)據(jù)校正后的去除背景圖像，其中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在進(jìn)行時(shí)間校正和幅度校正后，再進(jìn)行背景去除，效果有了極大的改善，然而直接去除背景的圖像中，殘差比較大，背景沒有得到有效去除，因此可以說明這種經(jīng)過時(shí)間校正和幅度校正的去除背景方法是有效可行的。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。