测月雷达（Lunar Penetrating Radar,简称LPR）是基于月球探测巡视车“玉兔号”的高分辨率穿透成像雷达,其科研探测任务是对月球车巡视探测路径上的月球次表层地质结构进行雷达成像。通过对雷达回波信号的处理与分析,从雷达回波的双程走时,相位与振幅等信息中,即可以重构出月球次表层的地质情况。测月雷达的回波信号会遭受复杂环境的诸多干扰,例如巡视车车体金属部件产生的多次反射以及月表的地面耦合等。为了充分研究测月雷达回波信号的特点,本文对雷达系统的高频天线模块进行了建模与仿真。为了在简化模型中模拟出复杂干扰环境下的雷达回波,本文提出了一种构造FDTD模型等效激励函数的方法,通过计算出不同简化模型适配的等效激励即可在简化后的模型中模拟出真实干扰环境下产生的雷达回波效果,同时显著降低模型复杂度,减少计算资源的占用。为了实现雷达剖面的高精度成像,本文从雷达数据中提取处精确的速度模型,并对雷达信号进行偏移成像处理。对于亚波长尺度的目标,电磁波的绕射在雷达剖面形成呈双曲线的信号特征,其渐近线的角度与电磁波的速度直接相关。为此,本文采取平面波分解（Plane Wave Destruction,简称PWD）算法,对雷达回波中的反射波场和绕射波场进行分离,并在分离出的绕射波场中提取不同位置的双曲线绕射信号,反演整个探测剖面的速度分布,最后采用Kirchhoff偏移算法对高频通道的雷达数据进行偏移成像。偏移的结果表明,在雷达剖面中的9m、15 m、17 m以及24 m处可以识别到明显的地质分层。根据本次雷达数据的处理结果结合月球地质背景,本文将月球车探测区域的地质结构划分为:雷达剖面1.3m以内的区域为颗粒度细小且均匀分布的表土层;1.3 m至9 m的区域内分布着些许反射信号,被认为是土体疏松产生的空洞或者是年轻的撞击事件产生的溅射物;而在9 m至17 m区间内密集且杂乱的分布着的反射信号,被认为是芬森或者冯卡门撞击坑内冲击作用带出的岩体;24 m处的分界面被认为是来自断裂基岩表面形成的反射,因为该层分界面有着连续且较为均匀的厚度,且屏蔽了大量的雷达波能量致使雷达波难以穿透。