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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