雷達(dá)極化技術(shù)與極化信息應(yīng)用

前言

　　自雷達(dá)問世以來，尤其是在過去的30多年里，雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，同時(shí)其結(jié)構(gòu)和性能也發(fā)生了巨大而深刻的變化。早期雷達(dá)系統(tǒng)，其目的主要用來檢測(cè)目標(biāo)是否存在，這在第二次世界大戰(zhàn)期間因?yàn)榉揽盏男枰蕊@突出。而現(xiàn)代雷達(dá)，為了滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)所提出的更高要求以及適應(yīng)航天和遙感科技發(fā)展的需要，其結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜程度較早期雷達(dá)大為增加，同時(shí)性能也更為優(yōu)良，不但比早期雷達(dá)能檢測(cè)到更遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，而且具有精確測(cè)定諸如目標(biāo)速度及位置等重要信息的能力。正在大力開發(fā)研究的下一代霄達(dá)測(cè)量系統(tǒng)，不但在參數(shù)測(cè)量性能上優(yōu)于現(xiàn)代的雷達(dá)，同時(shí)還將具有認(rèn)知目標(biāo)，即對(duì)目標(biāo)進(jìn)行可靠分類和識(shí)別的能力，標(biāo)志著雷達(dá)系統(tǒng)將由傳統(tǒng)的參數(shù)測(cè)量向特征（非參數(shù)）測(cè)量的更高階段邁進(jìn)?！　￠L(zhǎng)期以來，目標(biāo)雷達(dá)特性的研究由于各種條件的限制只限于對(duì)其有效散射截面的研究。然而，對(duì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各異的不同目標(biāo)，籠統(tǒng)地用一個(gè)有效散射面積來描述，就顯得過于粗糙。雷達(dá)發(fā)射的電磁波在目標(biāo)表面感應(yīng)電流而進(jìn)行再輻射，從而產(chǎn)生散射電磁波。散射波的性質(zhì)不同于入射波的性質(zhì)，這是由于目標(biāo)對(duì)入射電磁波的調(diào)制效應(yīng)所致。這種調(diào)制效應(yīng)由目標(biāo)本身的物理結(jié)構(gòu)特性決定，不同目標(biāo)對(duì)相同入射波具有不同的調(diào)制特性?！　∫粋€(gè)電磁波可由幅度、相位、頻率以及極化等參量作完整的表達(dá)，分別描述它的能量特性、相位特性、振蕩特性以及矢量特性，而目標(biāo)對(duì)電磁波的調(diào)制效應(yīng)，就體現(xiàn)在調(diào)制其幅度、相位、頻率以及極化等參量上。因此，目標(biāo)在電磁波照射下，存在著變極化效應(yīng)，也就是說，目標(biāo)散射場(chǎng)的極化取決于入射場(chǎng)的極化，但通常與入射電磁波的極化并不一致，目標(biāo)對(duì)入射電磁波有著特定的極化變換作用，其變換關(guān)系由入射波的頻率、目標(biāo)形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)和取向等因素決定。

內(nèi)容概要

　　我國(guó)單通道極化變換系統(tǒng)還不是真正意義上的極化雷達(dá)，存在著許多不足之處，但這些有益的嘗試促使有關(guān)科研部門在理論研究和技術(shù)開發(fā)上解決了部分技術(shù)問題。這些技術(shù)問題的解決，有利于朝著雙通道自適應(yīng)極化捷變系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)方向發(fā)展，特別是極化捷變技術(shù)、極化識(shí)別技術(shù)與極化實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，將雷達(dá)極化系統(tǒng)推向能對(duì)電磁環(huán)境自適應(yīng)的極化捷變研究領(lǐng)域?！　∥磥響?zhàn)爭(zhēng)，特別是高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭(zhēng)，電子戰(zhàn)將首當(dāng)其沖。面對(duì)復(fù)雜、多變的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境，戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)性能提出了越來越高的要求，寬帶多極化已成為新一代雷達(dá)擴(kuò)大信息來源、提高探測(cè)性能的主要發(fā)展趨勢(shì)。近十幾年來，隨著雷達(dá)極化測(cè)量基礎(chǔ)理論、技術(shù)及寬帶技術(shù)的逐步成熟并投入實(shí)用，開展寬帶極化雷達(dá)體制下目標(biāo)檢測(cè)、增強(qiáng)、濾波及識(shí)別方面的研究已有現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，雷達(dá)極化信息處理正日益引起當(dāng)今國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的濃厚興趣和高度重視，并致力于利用極化信息來研制極化雷達(dá)解決當(dāng)前雷達(dá)面臨的四大威脅和提高雷達(dá)的檢測(cè)能力?！　”緯塾跇O化技術(shù)和極化信息在電子戰(zhàn)中的應(yīng)用研究，系統(tǒng)地分析和總結(jié)了這兩方面的科研學(xué)術(shù)成果。

書籍目錄

第一章 電磁波極化狀態(tài)的描述1.1 完全極化電磁波及其表征1.1.1 完全極化電磁波及其Jones矢量1.1.2 極化橢圓1.1.3 Stokes矢量1.1.4 Poineare極化球1.2 部分極化電磁波及其表征1.2.1 部分極化波的相干矩陣1.2.2 部分極化波的Stokes矢量1.2.3 極化度與部分極化波的分解第二章 極化技術(shù)的理論基礎(chǔ)2.1 極化電磁波的發(fā)射與接收2.1.1 天線的極化2.1.2 極化電磁波的接收與極化匹配系數(shù)2.2 目標(biāo)極化散射特性的表征2.2.1 散射坐標(biāo)系與極化基2.2.2 極化散射矩陣2.2.3 Mueller矩陣技術(shù)基礎(chǔ)2.2.4 Kennaugh矩陣技術(shù)基礎(chǔ)2.2.5 極化合成技術(shù)基礎(chǔ)2.3 目標(biāo)最佳極化2.3.1 目標(biāo)回波功率密度最優(yōu)化2.3.2 目標(biāo)回波接收功率最優(yōu)化2.3.3 極化叉和極化樹第三章 極化技術(shù)3.1 散射矩陣測(cè)量技術(shù)3.2 極化識(shí)別技術(shù)3.3 極化對(duì)消技術(shù)3.4 極化自適應(yīng)技術(shù)3.5 極化檢測(cè)技術(shù)3.6 鐵氧休移相技術(shù)3.7 極化捷變技術(shù)3.8 矢量處理技術(shù)第四章 自適應(yīng)極化捷變系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)思想4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.3 系統(tǒng)工作過程第五章 極化系統(tǒng)抗有源干擾原理5.1 正交極化抗有源干擾原理5.1.1 極化純度分析5.1.2 正交抗干擾原理5.2 極化凹口抑制濾波抗干擾原理5.2.1 極化凹口抑制濾波器組成5.2.2 抗干擾初步原理5.3 極化檢測(cè)優(yōu)化抗干擾原理5.3.1 相干情況下目標(biāo)的極化濾波增強(qiáng)5.3.2 部分極化情況下目標(biāo)的極化濾波增強(qiáng)5.3.3 有源干擾環(huán)境中目標(biāo)的極化濾波增強(qiáng)第六章 極化信息抗氣象干擾原理6.1 雨滴極化散射特性6.2 霧滴極化散射特性6.2.1 霧滴的后向散射特性研究6.2.2 海霧的后向散射特性6.3 多凹口邏輯乘積極化抑制濾波器的設(shè)計(jì)6.3.1 多凹口邏輯乘積極化抑制濾波器描述6.3.2 設(shè)計(jì)理論6.3.3 濾波器的設(shè)計(jì)第七章 極化信息反低空突防原理7.1 雜波零極化處理7.1.1 地雜波與海雜波特性7.1.2 雜渡零極化處理7.2 地空目標(biāo)散射功率優(yōu)化處理第八章 極化信息反目標(biāo)隱身原理第九章 極化信息提高目標(biāo)識(shí)別可靠性原理參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章　電磁波極化狀態(tài)的描述　　本章簡(jiǎn)要概括了有關(guān)的基本場(chǎng)方程，引出電磁波極化狀態(tài)的表征；導(dǎo)出了完全極化波的橢圓方程，引入了描述電磁波極化的幾種常用方法，即Jones矢量、極化橢圓、Poincare球和stokes矢量等；并著重介紹了部分極化波的相干矩陣和Stokes矢量表示法?！　?.1　完全極化電磁波及其表征　　對(duì)電磁波而言，極化描述了電場(chǎng)矢量端點(diǎn)作為時(shí)間的函數(shù)所形成的空間軌跡的形狀和旋向，它表明了其電場(chǎng)強(qiáng)度的取向和幅度隨時(shí)間而變化的性質(zhì)。由波動(dòng)方程解的形式可知，簡(jiǎn)諧平面電磁波的電矢量在橫平面內(nèi)隨時(shí)間的變化軌跡為一個(gè)橢圓。平面電磁波的電矢量在直角坐標(biāo)系中可以分解為水平和垂直兩個(gè)分量，而這兩個(gè)分量之間的相對(duì)關(guān)系就構(gòu)成了平面電磁波的極化方式。目前，對(duì)電磁波極化狀態(tài)的研究已經(jīng)成為電磁場(chǎng)理論的一個(gè)重要分支，它在雷達(dá)、遙感、導(dǎo)航、制導(dǎo)和通信等各方面都有著廣泛的應(yīng)用。通常我們可以用4種不同方式來描述平面電磁波的極化狀態(tài)，即Jones矢量、極化橢圓、P0incare球和Stokes矢量?！　?.1.1　完全極化電磁波及其JoIles矢量　　對(duì)電磁波而言，極化描述了電場(chǎng)矢量端點(diǎn)作為時(shí)間的函數(shù)所形成的空間軌跡的形狀和旋向，是由電場(chǎng)強(qiáng)度的方向決定的。電磁波的極化是電磁波的一種基本特性，它表明其電場(chǎng)強(qiáng)度的取向和幅度隨時(shí)間而變化的性質(zhì)。一般情況下，一個(gè)沿+z方向傳播的單色電磁波的電場(chǎng)矢量E既有x方向的分量，又有y方向的分量。

編輯推薦

　　《雷達(dá)極化技術(shù)與極化信息應(yīng)用》著眼于極化技術(shù)和極化信息在電子戰(zhàn)中的應(yīng)用研究，系統(tǒng)地分析和總結(jié)了這兩方面的科研學(xué)術(shù)成果。我國(guó)單通道極化變換系統(tǒng)還不是真正意義上的極化雷達(dá)，存在著許多不足之處，但這些有益的嘗試促使有關(guān)科研部門在理論研究和技術(shù)開發(fā)上解決了部分技術(shù)問題。這些技術(shù)問題的解決，有利于朝著雙通道自適應(yīng)極化捷變系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)方向發(fā)展，特別是極化捷變技術(shù)、極化識(shí)別技術(shù)與極化實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，將雷達(dá)極化系統(tǒng)推向能對(duì)電磁環(huán)境自適應(yīng)的極化捷變研究領(lǐng)域?！　∥磥響?zhàn)爭(zhēng)，特別是高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭(zhēng)，電子戰(zhàn)將首當(dāng)其沖。面對(duì)復(fù)雜、多變的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境，戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)性能提出了越來越高的要求，寬帶多極化已成為新一代雷達(dá)擴(kuò)大信息來源、提高探測(cè)性能的主要發(fā)展趨勢(shì)。近十幾年來，隨著雷達(dá)極化測(cè)量基礎(chǔ)理論、技術(shù)及寬帶技術(shù)的逐步成熟并投入實(shí)用，開展寬帶極化雷達(dá)體制下目標(biāo)檢測(cè)、增強(qiáng)、濾波及識(shí)別方面的研究已有現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)，雷達(dá)極化信息處理正日益引起當(dāng)今國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的濃厚興趣和高度重視，并致力于利用極化信息來研制極化雷達(dá)解決當(dāng)前雷達(dá)面臨的四大威脅和提高雷達(dá)的檢測(cè)能力。

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