雷達極化信息獲取及極化信號處理技術研究綜述

周春榮 重慶交通職業學院

極化作為電磁波的一種固有輸性，反映了電場中復雜的矢量變化。將極化應用到雷達技術中，能有效的提高數據測量的精準度和穩定性。在軍事作戰、氣象預測、地質勘探等方面有著極大的實用價值和理論研究價值。因此，對于雷達極化技術的探索已經顯得十分必要了。

1 極化信息獲取

長期以來，電磁波的干擾以及雷達對于目標信號的檢測識別都是一個令行業頭疼的難題，而雷達極化技術則使得信號的接受和處理變得更加精確。一般而言獲取計劃信息可以通過目標的極化散射矩陣和電磁波的極化狀態這兩種方式。其中，矩陣式折射出雷達目標的去極化特性，這種方式進行測量時通常需要設計特定的發射/接收體制；電磁波式則折射出雷達接收電磁波電場取向的時變特性，只需要在接受短配備專門的計劃天線抑或是敏感陣列就可以對計劃信號進行參數估計。而其他復雜的極化信息則可在此基礎上利用適當的信號處理技術進一步得到。

2 極化抗干擾

上世紀七十年代就已經提出了雷達極化抗干擾技術的研究，那時雷達技術發展并不先進，一些問題得不到很好的解決。先后經歷了從單一極化域濾波到如今的極化域與其他域聯合或者協同濾波的發展過程，從整個雷達極化技術的研究過程來看，雷達極化技術正在以喜人的速度持續提高。抗干擾技術發展初期通常用于抵抗雨雜波干擾，而隨著技術的不斷成熟開始應用到氣象雷達、航管雷達、對空情報雷達、火控雷達、制導雷達以及雷達導引頭等多個應用領域。極化域濾波實際上是對雷達接收端的不同極化天線接收的信號進行調節，在取出干擾波的情況下保證目標信號的保留。這種方式的實用效果受到目標與干擾信號極化狀態的估計和權值的影響，直到信號達到了可明確處理的狀態。主要優化準則有：最大信號干擾噪聲比準則，最小均方誤差準則，主瓣約束準則，多線性約束準則等。通常而言，在不同的作業環境下需要用到不同的技術開抵抗干擾波。從以往的研究成果來看，對于計劃干擾已經有意識的開始關注，并且專家和學者不停地對之間的論述進行豐富和整理。

3 極化檢測和識別

3.1 目標檢測

雷達的極化作為另一個信息維度在幅度、相位、頻率外，還在雷達目標檢測中也有著十分重要的實用意義。通常來說，由于極化信息的目標檢測方法可分為最優接收檢測和極化統計檢測兩種。前者的基本思想是：通過控制發射/接收端極化通道的加權，使接收信號中的目標回波相對于噪聲或雜波最強以達到目標檢測的目的，其代表是虛擬極化適配技術及一系列最佳極化檢測器；后者則建立可靠的目標、噪聲或雜波的極化信息模型并基于統計判決準則實現目標檢測。

由此可見，雷達目標極化檢測技術的不斷深入發展使得雷達在復雜多變的電磁環境下的探測能力大大提高，但是，在一些比較復雜的應用環境下，如何充分利用極化信息實現更好、更快的最佳極化適配和自適應檢測仍是一個難題，需要學界和業界的有識之士不斷的去探索和研究。

3.2 目標分類與識別

基于極化信息的目標分類與識別是現代雷達提升戰場偵察、地理觀測等能力的重要技術手段之一，其基本思想是利用從觀測數據中提取的目標極化特征進行鑒別。顯然，對目標極化特性的研究和極化特征的精確提取技術是整個過程的關鍵。自雷達極化學形成以來，大量的理論研究和實驗驗證已經極大程度上豐富了對各類目標回波極化特性的了解。分類與識別所利用的目標極化特征一般可分為以下幾類：由直接測量數據經簡單運算或統計分析構造的目標特征，如極化不變量、瞬態統計特性等；經某些數學變換(如目標極化分解、小波變換)得到的目標特征；其他特征，如SAR圖像的紋理特征等。

4 結語

隨著極化信息在雷達技術中的充分應用，極大的提高了雷達信息獲取能力和抗干擾能力，有效的改善了雷達技術的使用情況。雖然極化雷達的明顯長處為其帶來了長足的發展，但是仍然存在著成本高昂、電磁散射機理的揭示以及運算優化不力等問題。都需要專家和學者進行不斷的研究，來豐富和完善雷達極化信號處理技術。筆者希望通過本文的研究和總結，能給大家提供一些思路和啟發，發動集體的智慧群策群力，共同為雷達技術發展貢獻自己的力量。

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