极化雷达
双极化天气雷达CAPPI产品研发分析
1引言天气雷达是监测、预警突发灾害性天气最有效的手段。
近40a 来我国天气雷达监测网得到了长足的发展，在灾害性天气监测和预警方面发挥了重要作用。
为进一步满足社会经济发展对天气预报“准确、及时、定点、定量”的要求，提高对灾害性天气预警能力和气象服务水平，国家局正在完善天气雷达监测网络。
[1]双极化多普勒天气雷达通过交替发射和接受水平、垂直极化波，不仅能够提供常规天气雷达所能提供的强度、速度、谱宽等信息，还能探测到差分反射率、比相差、相关系数等多个重要参量。
现阶段我国还没开始对双极化雷达进行布网，现在还是单极化雷达的布网，美国已经完成了双极化雷达的布网[2]。
CAPPI 表示等高平面位置显示，是表征回波数据三维空间分布结构的一种产品，双极化雷达的CAPPI 图能有效的反应降水云的分布情况，其相关参量的CAPPI 图也能够有效判断回波情况,能够较准确地反映出降水粒子的回波情况,辨别降水粒子的相态结构，精确的分析回波特性，从而获得云内粒子的尺度谱、空间分布和排列取向等信息，有助于精确分析降水情况，也能根据相关参量的对比分析结合以往的经验迅速判断出降雨云与冰雹云，有效提高预报质量[3，4]。
目前,敏视达公司开发的UCP 软件只能生成基本反射率的CAPPI 图，为了能充分利用雷达基数据，更好的提供预报服务，现重点研究双极化天气雷达其他参量的CAPPI 图的制作方法。
通过对雷达波束传播、地球“曲面”影响、极坐标雷达三维格点化的研究，结合双极化雷达各参量的特点，运用双线性插值算法，重点计算了基本反射率因子、差分反射率因子、比相差、相关系数等参量的CAPPI ，并使用格点化的形式将其显示出来。
2双极化雷达主要参量双极化天气雷达能够得到的主要参量为：水平和垂直反射率因子Z H 、Z V ，差分反射率因子Z D R ，差分传播相位常数K D P ，零滞后相关系数ρHV 。
[5]（1）水平反射率因子Z H 其定义式如下：1作者简介：周凯（1987年10月—），陕西富平人，大学本科，工程师，从事雷达机务及装备保障工作。
国防科大在极化合成孔径雷达遥感领域再出新成果
国防科大在极化合成孔径雷达遥感领域再出新成果2
日前从国防科技大学获悉，该校王雪松团队的两篇论文同时发表于近日出版的《地球科学与遥感》杂志，其中第一篇被作为封面文章重点介绍。
据悉，这是自1980年该刊创刊以来中国大陆研究机构的第四篇封面论文，也是自去年6月该团队的研究论文成为IEEE遥感领域最受欢迎论文后的又一新成果。
合成孔径雷达，简称SAR，是指搭载在卫星或飞机等平台上的成像雷达，包括极化、干涉等多种模式。
鉴于SAR在对地观测、侦察监视、海洋遥感、灾害评估等诸多军用和民用领域的巨大应用潜力，近年来各国纷纷发射了多款极化SAR卫星并加以重点研究。
据王雪松介绍，极化SAR作为可全天时全天候工作的重要微波遥感器，能可靠地分辨森林、草地、农作物等传统雷达难以有效区分的复杂环境，并且在恶劣气象及城区等复杂环境下也有出色表现。
该团队从理论上构建了能精细化描述人造目标极化散射机理的物理模型，通过引入优化算法建立了模型全参数反演技术，实现对不同地物散射特性的精细刻画和准确反演。
论文第一作者陈思伟表示，随着SAR技术和系统的快速发展，SAR数据量越来越大。
如何解译极化SAR数据，从中准确高效
地提取地物信息成为当前的研究热点，也是制约定量化微波遥感的“瓶颈”。
在第二篇论文中，他们率先提出同时利用极化和干涉信息进行目标散射建模的新思路，并发明了一种核心算法，受到国内外学者的关注。
新型相参极化捷变雷达信号研究
２０ ０ ８年 １ ２月
南京 理工 大学 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ａｊ ｇＵ ｉ ｒｔ ｏ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ Ｎ ｔｒ ｃｅｃ ） ｏｒａ ｏ Ｎ ｎｉ ｎｖ ｓｙ ｆ ｃ ｎｅａｄＴ ｃ ｎｌ ｙ（ ａ ａ Ｓｉ ｅ ｎ ｅ ｉ ｅ ｏ ｕｌ ｎ
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摘
要 ： 了提 高 雷达 系统对抗 电子 干扰 的 能 力 ， 出 了一种 新 型相 参 极化 捷 变雷达 信 号 。通 为 提
雷达天线圆极化方式
雷达天线圆极化方式
雷达天线圆极化是指天线辐射出的电磁波是沿着圆偏振方向旋转
着传播的。
圆极化有两种类型，即右旋圆极化和左旋圆极化，分别取
决于电磁波在传播过程中旋转的方向。
在雷达天线中，圆极化通常通
过旋转线极化天线或使用圆极化天线来实现。
从实现的角度来看，圆极化天线可以采用多种技术来实现，包括
对两个正交的线极化信号进行相位延迟或载波频率的变化，从而产生
一个旋转的电磁场。
在这种情况下，圆极化天线的两个极化分量可以
相互抵消，使得信号传输质量更稳定，更模拟真实场景。
圆极化天线
可用于机载雷达、卫星通信及其他无线电通讯系统。
总而言之，雷达天线的圆极化是指天线产生的电磁波具有旋转性，通常通过旋转线极化天线或使用圆极化天线来实现。
圆极化技术可以
提高信号传输的稳定性，并在某些情况下获得更好的信噪比和抗干扰
能力。
《基于极化混沌探地雷达的地下管线探测方法研究》范文
《基于极化混沌探地雷达的地下管线探测方法研究》篇一一、引言地下管线探测作为城市基础设施的重要组成部分，对保障城市供排水、能源输送等有着极其重要的作用。
极化混沌探地雷达技术作为新兴的无损探测技术，在地下管线探测方面展现出了其独特的优势。
本文旨在深入研究基于极化混沌探地雷达的地下管线探测方法，以期为地下管线的安全、高效探测提供理论支持和技术支撑。
二、极化混沌探地雷达技术概述极化混沌探地雷达技术是一种利用电磁波对地下目标进行探测的技术。
其基本原理是通过发射极化电磁波，接收由地下目标反射或散射回来的电磁波，从而获取地下目标的形态、位置和性质等信息。
该技术具有高分辨率、高精度、无损探测等优点，适用于各种复杂环境下的地下管线探测。
三、地下管线探测方法研究1. 探测原理基于极化混沌探地雷达的地下管线探测方法，主要是通过发射不同极化方式的电磁波，对地下管线进行扫描。
在扫描过程中，根据电磁波的反射、透射和散射等特性，获取管线的形态、位置和性质等信息。
同时，通过分析电磁波的极化状态，可以进一步判断管线的材质、埋深等参数。
2. 探测步骤（1）现场勘察：了解探测区域的地理环境、管线分布等情况，确定探测方案。
（2）设备准备：选择合适的极化混沌探地雷达设备，进行设备调试和校准。
（3）数据采集：按照探测方案，进行数据采集。
在采集过程中，需根据实际情况调整设备的参数设置，以保证数据的准确性和可靠性。
（4）数据处理与分析：将采集到的数据进行处理和分析，提取管线的形态、位置和性质等信息。
同时，结合极化状态分析，判断管线的材质、埋深等参数。
（5）结果输出：将分析结果以图像、数据等形式输出，为后续的管线维护和管理提供依据。
四、实验与分析为了验证基于极化混沌探地雷达的地下管线探测方法的可行性和有效性，我们进行了实地实验。
实验结果表明，该方法能够准确获取地下管线的形态、位置和性质等信息，且具有较高的分辨率和精度。
同时，通过极化状态分析，可以进一步判断管线的材质、埋深等参数，为后续的管线维护和管理提供了有力支持。
全极化探地雷达采集系统及校准技术初探
全极化探地雷达采集系统及校准技术初探李丽丽吉林大学分 类 号： P631.4 单位代码：10183 研究生学号： 2008622058 密 级：公开 吉 林 大 学 硕士学位论文全极化探地雷达采集系统及校准技术初探 Fully-Polarimetric GPR Acquisition System And Calibration Technique Preliminary Study作者姓名：李丽丽 专 业：固体地球物理学 研究方向：勘探地球物理学 指导教师：冯晅 教授 培养单位：地球探测科学与技术学院2010年 6月全极化探地雷达采集系统及校准技术初探Fully- Polarimetric GPR Acquisition System And CalibrationTechnique Preliminary Study作者姓名：李丽丽专业名称：固体地球物理学指导教师：冯晅教授学位类别：理学硕士未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。
否则，应承担侵权的法律责任。
吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
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学位论文作者签名：日期： 2010年 月 日《中国优秀硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。
雷达极化测量体制研究综述
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基于极化特征的雷达目标识别技术
中 图 分 类 号 ：ＴＮ９５８；ＴＮ９５７ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７２—２３３７（２０１６）０１—００３９—０６
Ｒａｄａｒ Ｔａｒｇｅｔ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｆｅａｔｕｒｅ
摘 要 ：极 化 特 性 是 雷 达 目标 散 射 回波 的 重要 特 性 之 一 ，极 化 特 征 能 够 解 析 目标 的粗 细 、大 小 、对 称 性 等 信 息 。随 着 雷达 极 化 测 量技 术 的逐 步 成 熟 ，基 于极 化 特 征 的 雷 达 目标 识 别 日益 引起 国 内 外 学 术 界 的 高 度 重 视 。 以 电磁 散 射 计 算 仿 真 的 飞机 模 型 为研 究 对 象 ，在 极 化 不 变量 理 论 基 础 上 对 这 些 飞 机 目标 的 极 化 特 性 进 行 了试 验 分 析 研 究 ，以 ＳＶＭ 为分 类 器 ，通 过 功 率 矩 阵的 迹 和 去极 化 系数 可 以 实现 对 三 个 目标 的 区分 。 结 果 表 明 ，该 方 法 可 以有 效 地 将 三 个 目标 进 行 分 类识 别 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔａｒｇｅｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ． Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅ ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ， ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｙｍ ｍ ｅｔｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ． Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｉｍ ｐｒｏｖｅｍ ｅｎｔ ｏｆ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍ ｅａｓｕｒｅｍ ｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｒａｄａｒ ｔａｒｇｅｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅ ａｔｔｒａｃｔｓ ｍ ａｎｙ ｓｃｈｏｌａｒｓ’ａｔｔｅｎｔｉｏｎ． Ｔ ｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ｅｌｅｃｔｒｏｍ ａｇ— ｎｅｔｉｃ ｓ￣ａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｔｏ ｍｏｄｅｌ ａｉｒｃｒａｆｔｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖａｒｉａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌａｒｉ— ｚａｔｉｏｎ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔｓ ｉｓ ｇｉｖｅｎ． ＳＶＭ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ａ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ． Ｔｈｅ ｔｒａｃｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｍａｔｒｉｘ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｆｏｒ ｔａｒｇｅｔ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖａｌｉ— ｄａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ．
雷达极化作用
雷达极化作用
雷达极化作用是指雷达波在传播过程中受到物体的干扰而发生改变的现象。
雷达波一般是以水平或垂直方向传播的，当它遇到物体时，会发生反射、透射和散射等现象。
在这一过程中，雷达波的极化状态可能发生改变。
极化作用主要包括以下几个方面：
1. 反射极化：当雷达波遇到物体表面时，部分能量会被反射回来，反射回来的波的极化方向可能发生改变。
具体来说，相对于入射波的极化方向，反射波的极化方向可以是相同的（保持原始极化），也可以是反向的（相位相反的反射波）。
2. 透射极化：当雷达波穿过物体时，也会发生极化的变化。
透射波的极化方向通常与入射波的极化方向不同。
这是因为物体内部的结构会对雷达波进行干扰和散射，导致透射波的极化发生改变。
3. 散射极化：当雷达波遇到物体表面的不规则结构时，会发生弹性散射现象。
在散射过程中，雷达波的极化方向可能发生很大的改变。
这是因为散射物体的形状、大小和材料等因素都会对散射射线的极化状态产生影响。
极化作用对雷达系统的性能有重要影响。
通过分析和理解极化作用，可以帮助雷达系统更好地识别目标、增强目标信号的接收、降低杂波干扰等，提高雷达系统的探测和识别能力。
同时，
极化作用也可以应用于雷达反射率测量、雷达图像分析、雷达遥感等领域。
ALOS-2雷达卫星波束及极化方式
北京揽宇方圆信息技术有限公司
ALOS-2雷达卫星波束及极化方式
北京揽宇方圆-ALOS-2卫星是全球在轨商业卫星中唯一利用L波段的高分辨率合成孔径雷达卫星。
有1米、3米、6米（全极化）、10米（双极化）及100米的多种拍摄模式，除了全球推扫式的自主采集存档数据以外，还可针对客户的需求灵活地接受编程拍摄。
独特的L波段长波可穿透枝叶、树干，真实反应地表形状，尤其适合在中国南方多云、多雨、多植被的地区获取地形信息。
使用ALOS-2数据进行InSAR处理后，可以毫米级精度来获得地表形变，应用在地表沉降和滑坡等地质灾害监测、地震后的灾后评估、坝体形变监测等领域。
约26厘米的波长可穿透地表深达2米，使用6米全极化的数据可用来检测城市自来水管道的暗漏。
北京揽宇方圆信息技术有限公司。
极化合成孔径雷达干涉技术_杨震
收稿日期:2001-06-25;修订日期:2001-08-21作者简介:杨震(1976-),女,博士生,主要研究方向为干涉合成孔径雷达数据处理及系统设计。
极化合成孔径雷达干涉技术杨 震,杨汝良(中国科学院电子学研究所 北京 100080)摘要:极化合成孔径雷达干涉(Pol-InSAR)技术是将极化技术引入干涉应用,通过对全相干的极化数据进行干涉分析,可以把目标的精细结构特征与空间信息结合起来,大大提高一般标量干涉的性能。
极化合成孔径雷达干涉技术不但可以加强我们对地物目标散射机理的理解,而且能提高干涉测量的精度,是很有发展前途的一项新兴技术。
介绍了极化合成孔径雷达干涉技术的发展状况和基本原理,讨论了一些需要解决的关键问题,并给出了该技术的主要应用和发展趋势。
关 键 词:合成孔径雷达(SAR );极化;干涉;极化合成孔径雷达干涉;最优极化相关系数中图分类号:TP 958 文献标识码:A 文章编号:1004-0323(2001)03-0139-051 引 言在过去的10年里,合成孔径雷达(SAR)领域的发展非常迅速,尤其是两种关键技术——极化技术和干涉技术更是取得了突飞猛进的进展。
合成孔径雷达干涉技术是利用从空间位置略有差异的两点对同一景物成像,利用两幅(一般的干涉:InSAR )〔1〕或几幅(差分干涉:D-InSA R)〔2～4〕图像对应像点之间的相位差来确定散射体的高度(垂直路径干涉)〔1〕或目标的径向速度(沿路径干涉)〔5,6〕。
合成孔径雷达极化技术利用不同极化响应之间的差别来确认和分离不同媒质相应的散射机理,从而对目标分类并进行参数估计〔7,8〕。
在实际观测中,我们只能对目标进行有限时间、有限姿态角的观测,观测频率又受到雷达工作频段和带宽的限制,而且雷达信号参量在强干扰环境中难以全部发挥作用。
而极化信息的开发和利用可以丰富目标的特征参数,提高识别与分类的能力。
研究目标的极化变换行为,可以获得目标材料特性(如材料属性及其粗糙度等)以及目标几何图形信息(如目标取向和对称性等),这些信息是极化测量所特有的。
雷达卫星影像极化方式
北京揽宇方圆信息技术有限公司雷达卫星影像极化方式雷达卫星影像在极化方面，不同的被观测物体对于入射的不同极化波，后向散射不同的极化波。
因此空间遥感可以使用多波段来增加信息含量，也可以用不同的极化来增强，提高识别目标的准确度。
经验表明，对于海洋应用，L波段的HH极化较敏感，而C波段是VV极化比较好；对于低散射率的草地和道路，水平极化使地物之间有较大的差异，所以，地形测绘用的星载SAR都使用水平极化；对粗糙度大于波长的陆地，HH或VV无明显变化。
下图所示，同一目标对于四种不同极化的成像，V表示垂直极化。
经验表明，不同极化下同一地物的回波强弱不同，图像的色调也不一样，增加了识别地物目标的信息。
相同极化（HH，VV）和交叉极化（HV，VH）的信息比较，可以显著地增加雷达图像信息，而且，植被和其他不同地物的极化回波之间的信息差别比不同波段之间的差别更敏感。
所以，多极化工作是SAR卫星发展方向之一。
一、卫星类型(1)光学卫星：worldview1、worldview2、worldview3、worldview4、quickbird、geoeye、ikonos、pleiades、deimos、spot1、kompsat系例、spot2、spot3、spot4、spot5、spot6、spot7、landsat5(tm)、Sentinel-卫星、landsat(etm)、rapideye、alos、kompsat系例卫星、planet卫星、北京二号、高景一号、资源三号、高分一号、高分二号、环境卫星。
(2)雷达卫星：terrasar-x、radarsat-2、alos雷达卫星、高分三号卫星、哨兵卫星(3)侦查卫星：美国锁眼卫星全系例(1960-1980)二、卫星分辨率(1)0.3米：worldview3、worldview4(2)0.4米：worldview3、worldview2、geoeye、kompsat-3A(3)0.5米：worldview3、worldview2、geoeye、worldview1、pleiades(4)0.6米：quickbird、锁眼卫星(5)1米：ikonos、高分二号、kompsat、deimos(6)1.5米：spot6、spot7、锁眼卫星(7)2.5米：spot5、alos、资源三号、高分一号、锁眼卫星(8)5米:spot5、rapideye、锁眼卫星、planet卫星4米(9)10米:spot5、spot4、spot3、spot2、spot1、Sentinel-卫星(10)15米:landsat5(tm)、landsat(etm)三、卫星国籍(1)美国：worldview1、worldview2、worldview3、quickbird、geoeye、ikonos、landsat5(tm)、landsat(etm)、锁眼卫星、planet卫星(2)法国：pleiades、spot1、spot2、spot3、spot4、spot5、spot6(3)中国：资源三号、高分一号、高分二号、高景卫星(4)德国：terrasar-x、rapideye(5)加拿大：radarsat-2四、卫星发射年份(1)1960-1980年：锁眼卫星(0.6米分辨率至10米)(2)1980-1990年：landsat5(tm)、spot1(3)1990-2000年：spot2、spot3、spot4、landsat(etm)、ikonos(4)2000-2010年：quickbird、worldview1、worldview2、spot5、rapideye、radarsat-2、alos(5)2010-：spot6、spot7、资源三号、高分一号、高分二号、worldview3、worldview4、pleiades、高景卫星、planet卫星优势：1：北京揽宇方圆国内老牌卫星数据公司，经营时间久，行业口碑相传，1800个行业用户选择的实力见证。
极化阵列雷达单脉冲测角方法研究_黄艳刚
， 据悉利用极化
［Байду номын сангаас３］
。国内外研究表
］ ］ ４ ５ ６ ７ － － 、 、 明， 极化 阵 列 雷 达 在 抗 干 扰 ［ 目 标 识 别［ 成
。其主 技术不用明确地区 分 为 “ 比 幅” 还是“ 比 相”
＊
；修回日期 ： 收稿日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ８ ０ ９ ２ ０ １ ４ ０ １ ０ ７ － － － －
： ／ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ２ ３ ３ ７． ２ ０ １ ４． ０ ２． ０ １ ６ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ６ ７ ２ － ｊ
极化阵列雷达单脉冲测角方法研究
黄艳刚 ，徐振海 ，戴 崇 ，熊子源
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（ ） 国防科技大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室 ，湖南长沙 ４ １ ０ ０ ７ ３ 是 当 前 先 进 体 制 雷 达 研 究 的 热 点。 摘 要 ：极 化 阵 列雷达 兼 具阵 列雷达 的 优 势 和 极 化 信 息 处 理 能 力 ， 研 究 了 极 化 阵 列雷达 单 脉冲 测 角 的问题 。 在 明确 雷达 采 用 的 天 线 结 构 的 基 础 上 ， 建立了极化阵列雷达接收 信号 模型 ， 提出 了 基 于 极 化并 联 的 单 脉 冲 测 角 方 法 ， 分 析 了 该 方 法 测 角 性 能， 给出了测角性能与 Ｓ Ｎ Ｒ 及回 波 极 化 角 的 关 系 。 通过 仿 真 验 证 了 方 法 的 有 效 性 ， 研 究 表 明： 极化阵列雷达单脉冲测角性能优于任意单 （ 同） 极 化 阵 列雷达 ， 且 测 角 性 能 与 回 波 极 化 状 态无关 。
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科大徐振海研究证 明 极 化 敏 感 阵 列 在 滤 波 、 检 测、
极化雷达工作原理
极化雷达工作原理
极化雷达工作原理
极化雷达（Polarimetric Radar），即极化雷达或激光雷达，是一种特殊的雷达，它利用极化技术来改变和检测电磁波的极化状态，从而表现出特殊的物理性质。
极化雷达包括天线，发射器和接收器。
发射器用来发射有立体极化能量的电磁波，接收器用来接收射出的电磁波，并以极化方式检测它们。
发射和接收的电磁波是同样的，但是由于从目标反射回来的电磁波的极化状态可能会发生变化，因此就可以从中推断出目标的物理性质。
极化雷达的本质是利用极化特性，用垂直极化和水平极化两个不同的电磁波分别发射，再接收它们反射回来的电磁波，然后比较它们的极化性质，从而获得有用信息。
极化雷达可以用来探测和监测天气、地形、水体、植被、舰船、火灾等物质状态。
它可以对不同物体的极化特性和属性进行定量和定性的分析，从而提供更多细节的信息。
此外，极化雷达还可以用于监测大气中的颗粒物质，以及地球表面覆盖物的极化特性。
极化雷达的使用对安全保护和系统诊断有着重要的意义，它可以在发射端检测信号强度，以及目标的极化状态，从而检测到可能的威胁和隐藏的物体。
因此，极化雷达被广泛应用于航空、航海等领域。
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极化合成孔径雷达干涉技术
极化合成孔径雷达干涉技术极化合成孔径雷达干涉技术是一种用于改善地理信息系统具有高分辨率的雷达技术。
这种技术的基本原理是利用多个雷达系统的辐射和接收系统，通过收集双极化信号然后进行成像，来实现高分辨率地理信息系统（GIS）。
极化合成孔径雷达干涉技术的本质是双极化信号的聚合技术，它是一种可以把多个雷达源发射的信号映射到单一图像上的技术。
这种技术利用信号源的极化特性，将多个双极化信号有机地组合在一起，从而实现高分辨率的GIS成像。
极化合成孔径雷达干涉技术的运用，可以有效提高GIS的分辨率。
极化合成孔径雷达干涉技术的处理过程主要有三个步骤：信号叠加、信号分析和结果处理。
首先，将用于成像的双径极化信号叠加到一起，叠加后的信号将是一个强度较大的信号。
其次，通过分析聚合后的信号，提取出有用的特征，并将其标记出来。
最后，将提取出来的特征通过合成技术映射到GIS图上，并得到高分辨率的GIS图像。
极化合成孔径雷达干涉技术的工作原理可归结为三个基本步骤：发射、接收和聚合。
首先，通过发射器发射双极化的雷达信号；其次，用接收机接收雷达信号；最后，将接收到的双极化信号通过合成技术进行聚合，从而得到一张高分辨率的GIS图像。
极化合成孔径雷达干涉技术可以有效改善GIS图像的分辨率。
它不仅提供了较高的GIS图像精度，而且可以有效地同时监测多个位置，从而改进GIS图像的可见度。
此外，极化合成孔径雷达干涉技术的运用，还可以改进雷达在多普勒、赫兹和脉络分析方面的性能。
因此，极化合成孔径雷达干涉技术在GIS图像的处理上，具有重要的作用。
它的应用可以改善雷达在多模态、多普勒、赫兹和脉络分析等方面的性能，有效提高GIS图像的可见度，并有效减少信号处理所需的时间和费用。
未来，极化合成孔径雷达干涉技术将受到越来越多的关注，并在GIS图像的处理方面发挥着越来越重要的作用。
全极化域变极化技术在雷达中的应用研究
• 130•通过在某抛物面体制雷达加装收发变极化设备，使该雷达具有全极化域收发变极化能力。
验证了全极化域收发变极化技术在雷达运用的工程可行性，以及抗有源和无源干扰效果，具有实际意义。
构建的全极化域收发变极化处理平台为后续目标探测和识别以及抗极化干扰研究等具有应用价值。
电磁波的极化是一个广阔的连续域，极化的一般状态表述为椭圆极化，如图1所示。
椭圆长轴的方向角τ（0≤τ≤π）和长短轴的轴比ρ（0≤∣ρ∣≤∞）的组合，变化出无穷尽的极化状态。
十九世纪法国数学家Poincaré描述的极化球是极化域最生动的形象，如图2所示。
球上赤道代表所有线极化族，其中经度（2τ）为0和π的两点分别是水平和垂直线极化。
其余各点代表在波前平面内不同倾斜度的线极化。
北半球面上各点代表具有不同经度和不同椭圆轴比的所有左旋椭圆极化族，南半球面上各点代表具有不同经度和不同椭圆轴比的所有右旋椭圆极化族。
雷达常用的线极化和圆极化仅是其中的特例。
图1 极化椭圆 图2 Poincaré球雷达信号的极化特征是除幅度、相位和多普勒频移以外的另一重要特征，极化效应也是雷达探测、目标识别、抗干扰等可利用的重要资源。
对于收发极化固定的雷达，发射极化不等于目标的特征极化，接收极化不等于回波的匹配极化，蒙受双重探测损失。
对接收极化雷达，能获得部分得益。
全极化雷达能获得最大得益，即发射极化目标增强和接收极化抗干扰的得益，使雷达获得最佳探测能力。
将全极化域极化处理技术应用于雷达系统，针对不同雷达目标回波和干扰信号极化特性的差异进行雷达极化处理，最大程度运用极化效应，可有效提升雷达的抗有源和无源干扰以及目标探测能力。
1 全极化域变极化雷达体系架构1.1 系统组成全极化域变极化雷达基于某L 波段抛物面天线体制雷达，主要通过加装发射变极化器、接收变极化器、极化控制器设备，将原单一极化馈源改进为正交模极化馈源以及增加相应的馈线等改进设计，实现雷达发射和接收全极化域变极化。
SAR雷达卫星的极化方式
雷达卫星极化方式HH、VV、HV、VH1.什么是SAR极化方式？国科创（北京）信息技术有限公司-极化方式(Polarization）: H水平极化；V 垂直极化，即电磁场的振动方向，卫星向地面发射信号时，所采用的无线电波的振动方向可以有多种方式，目前所使用的有：水平极化（H）：水平极化是指卫星向地面发射信号时，其无线电波的振动方向是水平方向。
垂直极化（V）：垂直极化是指卫星向地面发射信号时，其无线电波的振动方向是垂直方向。
使用H和V线性极化的雷达系统用一对符号表示发射和接收极化，因此可以具有以下通道—HH、VV、HV、VH。
雷达遥感系统常用四种极化方式：（1）HH-用于水平发送和水平接收（2）VV-用于垂直发送和垂直接收（3）HV-用于水平发送和垂直接收（4）VH-用于垂直发送和水平接收这些偏振组合中的前两个被称为相似偏振，因为发射和接收偏振是相同的。
最后两个组合称为交叉极化，因为发送和接收极化彼此正交。
2.什么是SAR中单极化、双极化、全极化？电磁波发射分为水平波（H）和垂直波（V），接收也分为H和V；单极化是指（HH）或者（VV），就是水平发射水平接收或垂直发射垂直接收；如果研究的是气象雷达领域那一般都是（HH）。
双极化是指在一种极化模式的同时，加上了另一种极化模式，如（HH）水平发射水平接收和（HV）水平发射垂直接收。
全极化技术难度最高，要求同时发射H和V，也就是（HH）（HV）（VV）（VH）四种极化方式。
雷达系统可以具有不同级别的极化复杂度：（1）单极化-HH或VV或HV或VH（2）双极化-HH和HV，VV和VH或HH和VV（3）四个极化-HH，VV，HV和VH正交极化（即极化）雷达使用这四个极化，并测量通道之间的相位差以及幅度。
一些双极化雷达还测量通道之间的相位差，因为该相位在极化信息提取中起着重要作用。
雷达卫星影像在极化方面，不同的被观测物体对于入射的不同极化波，后向散射不同的极化波。
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第1章绪论1.1极化合成孔径雷达(PolSAR)及其发展电磁波的传播和散射都是矢量现象，而极化正是用来研究电磁波的这种矢量特征。
极化合成孔径雷达在不同收发极化组合下，测量地物目标的极化散射特性，并用极化散射矩阵的形式表示。
由于电磁波的极化对目标的介电常数、物理特性、几何形状和取向等比较敏感，因而极化测量可以大大提高成像雷达对目标各种信息的获取能力。
尽管极化的概念已经有很长的历史，但是到了二十世纪五十年代人们才开始对极化在雷达中的应用产生兴趣进行研究，并取得了一定进展。
1950年，G.W.Sinclair在对椭圆极化波发射与接收的研究中，引入散射矩阵的概念来描述相干散射体的雷达横截面积。
先导性的工作是由E.M.Kennaugh于20世纪50年代初在俄亥俄州立大学的天线实验室完成的。
他对雷达回波极化特性进行了初步研究，并给出最优极化状态的概念。
在Kennaugh之后，由于极化理论方面的发展还不完善，对雷达极化的研究工作虽然仍在继续，可是研究成果极为有限。
直到1970年Huynen博士论文的发表，才又开始了新一轮极化理论和试验研究的热潮，并取得了大量成果。
J.R.Huynen在其博士论文中利用Kennaugh最优极化状态的概念，推导了雷达目标现象学的理论，提出随机媒质散射分解的概念，将雷达极化的理论研究带到一个新的高度。
1981年，Poleman提出极化合成的概念，在极化的实际应用方面做出了重要的贡献。
W.M.Boerner进一步完成了对地物目标散射电磁波极化特性的研究，扩展了Kennaugh的最优极化理论，并把极化分析应用到了目标识别中。
然而由于当时雷达设备技术方面的局限性，人们并没有充分意识到极化在雷达应用中的重要作用。
二十世纪八十年代初，NASA/JPL实验室的机载AIRSAR系统在飞行中采用两个正交的线性极化天线发射、接收信号，首先实现了对目标的全极化测量，开创了雷达极化研究的一个新时代。
在过去的二十多年间，人们研发了许多极化合成孔径雷达系统。
目前，除了NASA/JPL的AIRSAR全极化系统(工作在L、C和P波段)外，还有几个机构开发的机载极化系统能够提供不同频率的全极化SAR数据，他们包括:丹麦遥感中心开发的EMI-SAR系统，工作在C和L波段；德国空间中心(DLR)的E-SAR系统，工作在L和P波段；密歇根环境研究所(ERIM)开发的NAWC/ERIMSAR系统，工作在X、C和L波段:还有NAVY/ERIMP-3SAR系统，安装在美国海军Orion P-3飞机上，由美国海空发展中心(NADC)操作;加拿大CV-580飞机上装载的CCRS/MDASAR、日本的Pl-SAR、以及法国的CNESSAR。
而航天飞机载和星载极化SAR系统主要有:美国与德国、意大利合作的SIR-C/X-SAR系统，该系统在1994年进行了两次成功的飞行试验，获得大量L和C波段的全极化合成孔径雷达原始数据；SRTM系统2000年2月进行了为期n天的观测，获得了覆盖地球表面80%陆地范围的L、C和X波段数据；此外还有于2002年3月发射的欧洲航天局的ENVISATASAR系统，以及即将发射升空的美国的EOS SAR系统、加拿大的RADARSAR-II系统，都工作在多极化模式。
这些系统获取了大量极化数据，为人们对极化的研究提供了丰富的素材。
在此基础上，各国学者在极化SAR数据的分析和应用方面开展了许多研究工作。
在散射矩阵分解、目标极化特性分析、目标分类、地表参数反演、极化图象滤波等方面，获得许多研究成果。
目前，雷达极化已经发展成为一种比较成熟的技术，在农业(分辨不同的农作物耕地)、森林(植被高度、衰减系数等生物量的估计、物种识别)、地质(地质结构描述)、水文(表面粗糙度和土壤湿度估计、雪湿度估计)、海冰监测(冰龄和厚度估计)和海洋学(波特性估计，热和波前探测)等很大范围内都得到广泛的研究和应用。
1.2干涉合成孔径雷达(InSAR)及其发展干涉合成孔径雷达利用SAR系统从空间分离的两个位置对同一地区成像，估计两幅复图象中对应象素之间的千涉相位差来提取散射体的高度信息。
该系统突破了传统合成孔径雷达仅能得到地形二维测绘图象的局限性，能够全天时、全天候的获取大面积高精度三维地形数据近年来逐渐发展成为SAR领域中的一个研究热点。
干涉合成孔径雷达的最初报道可以追溯到Rogers和工Ingalls在1969年对金星表面观测的研究。
此后，L.C.Graham在1974年利用Goodyear航空公司(LORAL/HUGHES)SAR机载双天线X波段系统得到的数据，进行光学处理，得到了第一幅地形等高线图，首次向人们演示了SAR干涉在地形高程成像方面的能力圈。
然而，由于当时技术条件的限制，这一研究成果并未引起太多反响。
直到20世纪80年代，JPL的R.M.Goldstein和H.A.Zebker在理论和实践上对干涉SAR技术进行了完善和发展，将AIRSAR系统改装成双天线单航迹干涉系统,成功实现了干涉测量，并用数字信号处理技术对获得的数据进行干涉处理，得到了第一个实际的观测结果，高程测量精度优于10m。
1988年，A.Gabriel和Goldstein 利用SEASAT(1978年发射的第一个星载合成孔径雷达系统)以及SIR-B(装载于奋进号航天飞机上)的L波段数据，尝试了对星载SAR系统重复航迹干涉模式获取的数据进行干涉处理，证明了在一定条件之下实现重复航迹干涉的可行性。
Goldstein、Zebker和C.Werner在1988年也提出了相位展开的问题，并给出一种相位展开算法，从而首次可以在一个常数范围内确定绝对干涉相位叫。
C.Prati 和F.Rocca在1990年进行了进一步的理论研究，考虑干涉应用中SAR图象处理时的相位保持问题。
A.L.Gray和P.J.Farris-Manning在1992年，利用加拿大CCRSC/X-SAR系统在X和C波段获得的数据，首先成功实现了机载SAR系统重复航迹干涉。
但此时的SAR干涉技术还处于初步发展阶段，没有被人们广泛熟知。
随着欧空局(ESA)的ERS-1在1991年发射升空，星载干涉SAR的研究得到了迅速发展。
ERS-1工作在C波段，装备有一个激光跟踪系统，可以进行精确的轨道确定，从而得到高质量的干涉数据。
基于这些数据，Li、Goldstain、Zebker和Rodriguez等人，在干涉SAR系统工作原理、数据处理、测量精度、重要参数分析、各种去相关因素的影响、潜在应用以及千涉实现的限制和能力等方面进行了深入研究和讨论，使得干涉SAR研究在理论和实践上都有了很大发展，对干涉合成孔径雷达的研究也随之进入了一个全新的局面。
1995年欧空局再次发射了ERS-2卫星，与ERS-1一起组成TANDEM任务，实现了在一天的时间间隔内对同一地区重复观测，为星载SAR干涉创造了更多的机会，使干涉SAR研究得到空前发展。
在欧洲卫星遥感发展的同时，日本的JERS卫星(L波段)、加拿大的RADARSAT 卫星(C波段)，也提供了大量高分辨率干涉SAR数据。
1994年4月和10月，SIR-C/X-SAR系统分别进行了两次为期10天全球地形测绘的飞行实验。
这次实验首次为研究者提供了多频极化(L、C波段全极化，X波段单极化)的干涉数据，为以后极化干涉技术的发展提供了机会。
2000年2月成功实现的SRTM全球地形测绘计划是干涉SAR研究应用领域中又一个重要里程碑。
这是第一部星载双天线干涉SAR系统，航天飞机携带了两组SIR-C/X-SAR雷达，分别位于60m长伸缩臂的两端。
该系统共飞行n天，观测了位于北纬60度南纬56度之间、覆盖地表面80%的陆地，对部分地区还进行重复观测。
其空间分辨率为30m，相对高程精度为10m左右。
此次飞行实验获得了多波段、多极化的双天线单航迹的干涉数据，也为研究极化在干涉中的作用提供了非常丰富的实验数据。
在星载SAR干涉发展的同时，世界上许多国家都投入力量对机载干涉SAR进行了研究。
加拿大的CCRS在1990年利用安装在Convair580的C/X-SAR进行了重复轨道的干涉验证试验，此系统工作在X和C波段；1991年，NASA/JPL将AIRSAR 系统改装成TOPSAR干涉雷达，是第一个机载双天线干涉系统，工作在L和C波段，其最终的空间分辨率为10米，高程精度达到2-3米；德国Dornier公司研制的DO-SARALTAS-X干涉SAR系统采用X波段、机载双天线模式，用于高精度地形图的绘制，其空间分辨率为0.8米，绝对高程精度为2-5米；2000年，德国C.wimmer等人利用X波段高分辨率的AeS-1机载双天线SAR对德国北部的Wadden 地区进行地形测绘，生成的地形数字高程模型的水平分辨率为2.5米，高程精度为5厘米，实现了超高精度的DEM测量；此外，目前还有IFSARE(X波段,ERIM,USA)，EMI-SAR(C波段，丹麦遥感中心)，E-SAR(X波段，DLR，德国),RAMSES(X 波段，ONERA，法国)，AER-II(X波段，FGAN，德国)，ESR(X波段OERA，UK),等机载SAR干涉系统。
随着InSAR技术的发展成熟，其应用范围也不断扩大。
从最初的地形高程测量逐渐发展到遥感应用领域的诸多方面。
如利用差分干涉对微小地表形变敏感的特点，对火山喷发、地震演变、陆地下沉等现象进行观测；在极地研究中，监测冰块形变和冰川动态变化、测量冰川漂移速度；通过分析目标的相关性对地物进行分类；建立相关散射模型，利用干涉观测量提取与自然散射机理有关的物理参数，等等。
1.3合成孔径雷达极化干涉技术(Pol-InSAR)及其发展前面一节介绍的合成孔径雷达干涉测量是一种极有发展潜力的技术，但仍然有一些因素限制了它的发展。
首先，利用InSAR估计高度包含一定的不确定性。
对于光滑表面，常规InSAR的高度测量结果与实际地形高度相差不多。
然而，在体散射占主导的区域(如植被覆盖区)，分辨单元内往往存在多种散射机理，各种散射机理的相位中心可能位于不同高度。
这时，两幅干涉图象之间的相位差就不能反映任何一个散射中心的实际高度，而是反映所有散射体的一个平均高度。
这样由于体散射的影响，常规InSAR系统对地形的高度估计一般会包含一个植被层的偏置，测高结果会产生几米甚至十几米的较大偏差。
此外，在合成孔径雷达干涉高程反演过程中，相位展开是其中非常重要的一步。
相位展开成功与否依赖于干涉噪声的大小，而噪声的大小在干涉相关系数Y上体现出来。
获得较高的干涉相关系数、减小干涉噪声的一个方法就是对干涉图进行多视处理。
然而这会导致空间分辨率的严重损失。
因此需要寻求一个既能增大相关系数从而提高测高精度，同时又能保证空间分辨率的方法。