千载以来,划过天际的那颗红色行星-火星,作为地球的姐妹星球、可能的地外生命摇篮,一直吸引着人类好奇的目光。自二十世纪中叶深空探测开展以来,火星探测之热潮经久不散,逐步揭开了火星的神秘面纱,并留给我们更多的困惑与不解。　　 自45亿年前火星形成开始,在漫长的行星演化历程中,其内部构造及所处空间环境发生了巨大的变化,直接影响了火星上的水、大气成分和电离层的状况。对火星电离层及空间环境的了解,是研究火星大气的形成演化和氧离子逃逸的重要组成部分,对研究火星生命存在的可能性具有重要意义,同时也能够为未来的火星探测提供重要的信息。通常,行星电离层探测可分为直接测量和遥感测量两种;其中,无线电科学作为遥感探测的一种重要方法在行星电离层探测中得到了广泛应用。本文利用欧空局火星快车(Mars Express,MEX)探测器上搭载的高级火星壳层及电离层探测雷达(Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sotmding,MARSIS)提供的电离图观测数据,研究并实现了一套用于星载电离图描迹提取及反演的自动化处理方法,并利用处理结果对火星剩磁磁场和电离层的关系进行了初步分析;同时,利用MARSIS提供的浅表层观测数据,提取出火星电离层信息并据此对火星电离层变化特性进行了分析。　　 本文分为星载电离图自动化处理方法的研究和实现,火星剩磁磁场和电离层的关系初探,基于雷达的火星次表层探测、其中电离层信息的提取及相关电离层特性分析三个部分。在星载电离图自动化处理方法的研究和实现中,提出并实现了数字化自动度量方法:目标跟踪度量法。目标跟踪度量法建立在Hough变换、区域生长分割算法和视频运动目标检测方法的基础上,以电离层回波信号为运动目标傲检测跟踪。该方法对MARSIS电离图度量的准确率在百分之九十左右,在时效性和准确率两方面都有一定程度的提高。利用目标跟踪度量法获得电离层描迹,对2005年8月到10月的电子密度廓线数据进行了校正,并基于这些数据初步分析了电离层与剩磁磁场的相关性。　　 HF雷达在行星次表层探测中的应用始于Appollo-17的行星次表层试验。目前用于火星次表层探测仪有MARSIS和SHARAD两个,两者为火星次表层研究提供了丰富的数据。文中归纳了两者的探测情况和火星次表层研究现状,列出了目前火星次表层探测中的主要热点和问题。其次,利用MARSIS次表层探测数据,校正了其中电离层的影响,并利用其副产品-电离层TEC,分析了影响火星电离层的主要因素,首次发现并分析了火星电离层季节变化与火星大气的CO2季节循环及火星极盖厚度变化之间的相关性。