探测月壤厚度是嫦娥一号月球探测卫星要实现的科学目标之一，月壤中含有丰富的氦-3等可利用的资源，进行月壤厚度探测对月球资源的勘探、开发和利用，尤其是评估氦-3资源量和分布具有重要意义。　　实现月壤厚度探测的有效载荷是微波探测仪，主要通过多通道微波辐射接收机接收来自月球表层不同深度月壤和月岩的微波辐射能量，由此推算其不同深度的亮度温度，进而由亮温反演出月壤厚度。我国利用微波辐射计对月球探测在国际上尚属首次。　　为了有效的反演月壤厚度信息，本文在月壤分层结构的基础上，分析了月表粗糙度对月壤辐射微波亮度温度的影响;微波探测仪在轨运行后，为了监测探测仪下传数据的有效性，本文还编写并优化了微波探测仪数据处理程序。　　月球表层可近似视为由月壤和月岩组成的双层结构。要对月球进行微波辐射探测，首先需要了解月壤和月岩的电磁散射和辐射特性。反演月壤厚度信息需要建立科学的月壤亮温辐射模型，本文主要介绍了两种亮温模型:半空间具有温度和介电常数分布廓线的非均匀的微波辐射模型和多层月壤月岩的微波辐射模型。　　本文忽略月壤颗粒散射作用，选用一层月壤亮度温度模型。由于微波探测仪的观测角为0°，因此利用Kirchhoff近似下双站散射的几何光学解求解了月表发射率，建立了月壤亮温与月表坡度之间的关系，进而分析了月表粗糙度对月壤亮度温度的影响。　　最后本文依据工程要求，利用MATLAB编写了微波探测仪数据处理程序，以便及时判断微波探测仪的在轨工作情况。另外，为了提高程序处理大批量卫星数据的效率，本文还提出对程序进行优化的方法。