电磁波极化的统计特性及应用

　　本书拟结合国防科技大学近十余年来在雷达极化领域取得的研究进展，重点介绍团队在电磁波极化统计特性领域的*新研究成果。本书较为系统地论述了电磁波极化的统计特性及其应用问题，共分5章。主要内容包括两个部分：**部分着重介绍了电磁波极化的统计特性，包括零均值复高斯分布、非零均值复高斯分布以及K-分布、Weibull等非高斯分布电磁波极化表征参量的统计分布表征模型，诸如Jones、极化比、Stokes矢量、IPPV、极化度和平均极化参量等系列极化描述子的统计表征模型；第二部分介绍了电磁波极化在雷达目标检测中典型应用的*新研究工作。

　　李永祯 等

前言 第1章 绪论 1 1.1 电磁波极化的概念及表征 2 1.1.1 电磁波极化的概念 2 1.1.2 完全极化电磁波的表征 3 1.1.3 部分极化电磁波的表征 5 1.1.4 电磁波极化的瞬态极化表征 8 1.2 电磁波极化的统计特性10 1.2.1 电磁波极化参量的统计特性研究现状 10 1.2.2 雷达电磁环境极化特性的测量研究现状 13 1.3 电磁波极化的典型应用 16 参考文献 20 第2章 零均值复高斯分布电磁波极化的统计特性 28 2.1 零均值复高斯分布电磁波Jones矢量及其幅相的统计特性 28 2.1.1 Jones矢量的统计表征 29 2.1.2 幅度的概率密度分布及其数字特征 30 2.1.3 功率的统计分布 32 2.2 零均值复高斯分布电磁波极化比和椭圆描述子的统计特性 33 2.2.1 极化比的统计特性 33 2.2.2 极化椭圆描述子的统计特性 36 2.3 零均值复高斯分布电磁波Stokes矢量的统计特性 38 2.3.1 瞬时Stokes矢量各分量的统计分布 39 2.3.2 Stokes子矢量的统计分布 45 2.3.3 (gHV 0 ，gHV 1 ，gHV 2 )的联合统计分布 47 2.3.4 仿真实验与结果分析 49 2.4 零均值复高斯分布电磁波IPPV的统计特性 53 2.4.1 IPPV各分量的概率密度分布 53 2.4.2 IPPV各分量的联合统计分布 59 2.4.3 IPPV的数字特征 60 2.4.4 极化散度与极化起伏度 67 2.4.5 极化斜度与极化峰度 69 2.5 零均值复高斯分布电磁波平均极化状态参量的统计特性 74 2.5.1 平均极化Jones矢量统计特性 74 2.5.2 平均极化比统计特性 75 2.5.3 平均Stokes矢量统计特性 78 2.5.4 仿真实验与结果分析 80 2.6 零均值复高斯分布电磁波极化度的统计特性 83 2.6.1 基于协方差矩阵的极化度估计量统计特性 84 2.6.2 基于Stokes矢量的极化度估计量统计特性 86 2.6.3 极化度的数字特征 90 参考文献 95 第3章 非零均值复高斯分布电磁波极化的统计特性 97 3.1 非零均值复高斯分布电磁波幅相的统计特性 97 3.1.1 电磁波幅相的联合概率分布 98 3.1.2 单个极化通道幅度的统计特性 100 3.2 非零均值复高斯分布电磁波极化比的统计特性 101 3.3 非零均值复高斯分布电磁波Stokes矢量的统计分布 106 3.3.1 Stokes矢量各分量的统计分布 106 3.3.2 Stokes子矢量的统计分布 110 3.3.3 （g0，g1 ，g2）的联合概率密度函数 110 3.4 非零均值复高斯分布电磁波IPPV的统计分布 111 3.4.1 g~ 1的统计分布 112 3.4.2 g~ 2的统计分布 113 3.4.3 g~ 3的统计分布 114 3.4.4 IPPV各分量的联合统计分布 114 3.4.5 典型情况下随机电磁波IPPV的统计分布 116 3.5 非零均值复高斯分布电磁波极化度的统计特性 119 3.5.1 非中心复Wishart矩阵及其特征值分布 120 3.5.2 极化度估计量的概率密度函数 122 3.5.3 极化度的各阶统计量 126 3.6 典型电磁环境的极化状态测试实验及其统计分析 130 3.6.1 GSM基站电磁信号测试与统计分析 130 3.6.2 典型多点源干扰的极化度测量与分析 138 参考文献 141 第4章 非高斯分布电磁波极化的统计特性 142 4.1 Weibull分布电磁波极化的统计特性 142 4.1.1 Weibull分布电磁波幅相的统计分布 142 4.1.2 Weibull分布的极化相干参数与高斯分布参数的关系 145 4.1.3 Weibull分布电磁波极化椭圆参数的概率密度分布 148 4.1.4 Weibull分布电磁波IPPV的统计特性 151 4.1.5 仿真实验与结果分析 158 4.2 K分布电磁波极化的统计特性 168 4.2.1 电磁波幅相的联合分布 168 4.2.2 电磁波极化度估计量的统计特性 170 参考文献 175 第5章 雷达目标信号的极化检测 178 5.1 基于瞬态极化统计量的目标信号检测 178 5.1.1 微弱目标信号的极化检测 179 5.1.2 均匀杂波中小目标信号的极化检测 184 5.1.3 仿真实验与结果分析 187 5.2 基于极化度的非均匀杂波中目标信号检测 191 5.2.1 极化雷达回波模型 192 5.2.2 基于极化度检验统计量的检测器设计 193 5.2.3 极化度检测器性能分析 194 5.3 非均匀杂波中的组合极化检测技术 197 5.3.1 组合极化检测器处理流程 198 5.3.2 组合极化检测器性能分析 199 5.4 极化检测器在海杂波数据中的应用 202 参考文献 207 附录二维复Wishart矩阵特征值的联合分布函数 210