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目录1

摘要1

第一章 绪论1

1.1 引言1

1.2　雷达极化信息处理发展概况2

1.2.1　极化的历史回顾2

1.2.2　经典雷达极化学的建立3

1.2.3　雷达极化信息处理研究现状4

1.2.4　雷达极化信息处理面临的新课题7

1.3　本文主要工作简介9

第二章 电磁波的瞬态极化及其表征12

2.1 引言12

2.2　极化域13

2.2.1　电磁波的极化描述子14

2.2.2　极化域17

2.2.3　拓广极化域19

2.2.4　极化轨道21

2.3　电磁波瞬态极化的定义与表征26

2.3.1　电磁波的解析表征26

2.3.2　电磁波的时域瞬态极化描述子27

2.3.3　电磁波的频域瞬态极化描述子36

2.3.4　电磁波的时、频域瞬态极化的信息等价性问题41

2.3.5　电磁波瞬态极化的时频分布42

2.3.6　典型电磁波的瞬态极化描述子49

2.4　天线瞬态极化的定义与描述68

2.5　宽带电磁波的接收69

2.5.1　接收电压69

2.5.2　天线的瞬时接收功率70

2.5.3　天线接收功率频谱71

2.5.4　天线接收电压的Wigner时频分布71

2.5.5　天线与电磁波的宽带极化匹配系数72

附录74

第三章　雷达目标电磁散射的瞬态极化表征76

3.1 引言76

3.2 目标的瞬态极化散射方程与瞬态极化散射算子77

3.2.1 目标瞬态极化散射方程和瞬态极化散射算子79

3.2.2　目标的功率型瞬态极化散射方程和功率型瞬态极化散射算子81

3.3 目标瞬态极化散射测量方程与瞬态极化测量算子84

3.3.1 目标瞬态极化桑射测量方程84

3.3.2　雷达天线瞬态接收功率及目标的瞬态极化测量算子85

3.4 目标瞬态极化散射算子与瞬态极化测量算子的极化基变换88

3.4.1 目标S-型瞬态极化散射算子的变基公式88

3.4.2　目标M-型瞬态极化散射算子的变基公式90

3.4.3　目标瞬态极化测量算子的变基公式91

3.4.4　目标S-型算子行展开矢量的变基公式92

3.4.5　目标S-型行展开矢量外积的变基公式95

3.5.1　双频矢量连续电磁波激励下目标瞬态极化散射特性描述97

3.5 目标瞬态极化散射特性的描述97

3.5.2　目标瞬态极化散射特性的参量表征103

3.5.3 目标散射波频域极化聚类中心的极化域谱105

3.5.4　目标散射波频域极化散度的极化域谱112

3.5.5　目标散射波频域极化测度的极化域谱——目标的频域极化域色散谱115

3.5.6 目标散射波频域极化状态变化率的极化域谱及其极化域平均分布117

3.5.7　目标瞬态极化散射时域特征参量123

3.5.8　目标瞬态最优极化124

第四章　宽带电磁信号极化滤波126

4.1 引言126

4.2　宽带电磁波的极化滤波模型128

4.3 多辐射源情况下的极化滤波：完全极化情形133

4.3.1　多信号源——干扰源情况下信号干噪比SINR的极化优化133

4.3.2　多信号源——干扰源情况下信号干扰功率差PDSI的极化优化137

4.3.3　SINR最优解与极化轨道及电磁环境参数的关系143

4.4　多辐射源极化滤波：部分极化情形146

4.5　SINR极化滤波器的通带性能152

4.5.1 SINR极化滤波器153

4.5.2　极化轨道约束下局部化SINR滤波器的极化域通带性能分析154

4.5.3　Poincare球上SINR极化滤波器的通带性能分析159

4.5.4　结论163

4.6　部分极化约束情况下SINR极化滤波器的通带性能163

4.6.1　部分极化情况下的SINR极化滤波器163

4.6.2　SINR极化滤波器通带性能分析165

4.6.3　结论169

4.7　PDSI极化滤波器性能分析169

4.7.1　利用局部最优极化改善信号接收的效果及性能分析170

4.7.2　以信号极化作为极化基时极化轨道族的有效度172

附录175

第五章　宽带雷达目标极化增强180

5.1　引言180

5.2.1　宽带雷达收、发天线的约束条件182

5.2　宽带雷达目标极化增强的数学模型182

5.2.2　宽带雷达目标极化增强的最优化模型184

5.2.3　雷达收、发天线极化皆为极化域单分量信号情况下的目标宽带极化增强模型189

5.3　雷达目标极化增强的非线性优化处理191

5.3.1　雷达目标极化增强的非线性规划模型192

5.3.2　Lagrange乘子法分析求解与问题的转化193

5.3.3　f（ξ0）的微分性质197

5.3.4　迭代算法199

5.3.5　算法性能评估200

5.3.6　实验结果及结语201

第六章　宽带雷达目标极化检测205

6.1 引言205

6.2　宽带电磁信号极化检测206

6.2.1　高分辨雷达回波模型207

6.2.2　宽带电磁信号的横向极化滤波208

6.2.3　基于横向极化滤波器组的高分辨雷达回波信号检测211

6.2.4　高分辨雷达信号极化检测仿真实验及结论217

6.3　宽带雷达目标极化检测及其检测性能的极化域优化222

6.3.1　宽带雷达目标和杂波的高频极化散射模型223

6.3.2　基于横向极化滤波器组接收的宽带雷达目标极化检测224

6.3.3　基于高斯模型的高分辨雷达目标极化检测模型228

6.3.4 目标为零均值随机过程情形下高分辨极化目标检测及检测性能的极化域优化230

6.3.5　目标为确定性情形下高分辨极化目标检测及检测性能的极化域优化237

6.3.6　高分辨雷达目标极化检测仿真实验及结论240

附录256

第七章 宽带雷达目标极化特征提取与识别257

7.1 引言257

7.2 目标宽带极化散射特性的信息分解表征方法259

7.2.1　正交极化激励下目标宽带极化散射特性的瞬态能量谱和瞬态极化投影集表示261

7.2.2　正交极化激励下目标宽带极化散射特性的瞬态相位谱表示266

7.3 目标宽带极化散射各向异性程度描述及特征提取269

7.3.1 目标极化散射各向异性程度270

7.3.2　目标宽带极化散射各向异性程度特征提取272

7.3.3 目标宽带极化散射各向异性程度特征提取277

7.4 目标宽带极化散射结构稳定性描述及特征提取279

7.4.1 目标宽带极化散射结构稳定度分布281

7.4.2　目标宽带极化散射结构稳定度的第二类分布288

7.4.3 目标宽带极化散射结构稳定度特征提取292

7.5 目标宽带极化域色散特性描述及特征提取298

7.5.1　基于散射波极化测度的目标宽带极化域色散特性描述及特征提取298

7.5.2　基于散射波极化散度的目标宽带极化域色散特性描述及特征提取300

7.6 目标宽带极化散射特征分析与目标识别303

7.6.1　基于高维特征空间线性划分的目标识别结果303

7.6.2　基于树状分类器的目标识别结果304

第八章　结束语315

致谢320

作者提前攻读博士学位期间出版、发表的论著322

参考文献326

后记336