宽带极化信息处理的研究

本文以宽带极化雷达体制为背景，提出了瞬态极化这一崭新概念，从根本上突破了经典极化概念的“时谐性”或“窄带性”等定常性约束，以瞬态极化概念为核心，建立了全新的极化电磁信息处理的基本理论框架。它不但完全包容了经典极化学理论体系，而且更为重要的是，它为非定常电磁波极化表征以及雷达目标宽带极化散射特性刻画提供了有力的理论工具。利用这一理论体系，深入研究了宽带条件下的电磁信号滤波、雷达目标增强、宽带高分辨雷达目标检测以及宽带雷达目标识别等诸多应用问题。 本文的研究工作分为两个层次：第一层次为电磁极化信息处理的基础理论。在电磁波的瞬态极化表征方面，提出了电磁波瞬态极化描述子、瞬态极化时频域分布、瞬态极化投影集、极化聚类中心、极化散度、极化测度、瞬态极化状态变化率等基本概念；在瞬态极化意义上雷达目标极化散射特性刻画方面，导出了目标的瞬态极化散射方程和瞬态极化散射测量方程，通过目标瞬态极化散射算子、瞬态极化测量算子等概念实现了目标极化散射特性刻画，以此为基础，提出了目标散射波极化聚类中心谱、极化散度谱、极化域色散谱、瞬态极化状态变化率谱及其极化域平均分布等特征参量描述方法。这些概念和方法的提出，为以后的雷达极化信息处理应用研究奠定了理论基础。 第二层次以宽带极化雷达体制为背景，研究上述基础理论在电磁信号滤波、雷达目标增强、雷达信号与目标检测，以及目标散射特征提取与识别等领域的应用问题，具体内容包括： (1)研究了SINR、PDSI宽带极化滤波问题，并分析了相应的滤波器性能。 (2)提出了宽带雷达收、发天线约束条件的集合论表征方法，建立了基于SCR目标增强问题的非线性规划模型，利用Lagrange乘子法将其转化为一组线性最优化问题以及一个单调函数寻求零点问题，在此基础上提出了IBSA增强算法，首次解决了商性极化增强最优化问题的快速线性化求解问题。 (3)提出了横向极化滤波的概念，利用它研究了宽带高分辨雷达信号和目标极化检测问题，证明了检测性能的极化域优化问题本质上就是宽带极化滤波和极化增强问