光谱偏振探测可以综合获得目标的光谱、 强度、 偏振态等参数, 有利于改善对目标的探测和识别能力。 本文介绍了基于红外高光谱偏振特性的伪装目标识别方法, 搭建了长波红外高光谱偏振测量系统, 开展了对两类伪装目标在不同温度下的高光谱偏振成像实验, 获取了有效的实验数据并进行处理分析。 结果表明: 两类伪装目标即使涂覆相同的表面涂料, 但受基底材料的热传导率影响, 在相同温度差异下红外偏振特性的提升量明显大于辐射亮度, 并有着温差越大偏振特性提升量差异越大的规律, 同时显示出波段选择性。 利用两类伪装目标偏振特性提升量的差异, 有效解决相同温度下伪装目标无法识别的难题。

对典型卫星表面材料进行了可见光偏振测试,基于测试数据完成了表面材料的可见光反射特性分析;推导分析了基于偏振双向反射分布函数的可见光反射偏振传输模型,并基于测试数据对模型的模拟计算精度进行了评价。结果表明:模型计算的反射偏振度与实测结果有较好的一致性,且在镜面反射情况下,典型卫星表面常用的主体包覆材料偏振度最小,但偏振角有最大值。即材质表面组成成份不同,其可见光反射偏振特性有较大差异。结合考虑目标表面的偏振特性更有助于区分目标的物质组成,研究成果可为改善典型卫星目标探测的有效性提供基础数据支撑。

通过基于微面元理论的偏振双向反射分布函数模型, 推导分析了物体表面红外辐射偏振传输方程的Stokes表达式, 得出物体表面红外线偏振度与表面反射率(发射率)、波长、探测角度以及波长、目标与背景辐射差异等参数的数学关系；针对环境因素对红外偏振度的影响, 开展了不同材质以及标准黑体的中、长波红外偏振成像及红外高光谱偏振成像实验, 结果表明:黑体表面的红外偏振度与波长不相关, 进而提出以标准黑体红外偏振特性作为溯源基准进行红外偏振定量处理的方法.

偏振探测有利于改善对目标的探测和识别能力, 是当前国内外研究的重要内容之一。介绍了长波红外高光谱偏振测量的原理, 并通过搭建长波红外高光谱偏振测量系统, 开展了对涂漆目标和镀铝目标在不同温度、不同观测角度下的高光谱偏振成像实验, 获取了有效的实验数据并进行处理分析。结果表明: 温度和观测角度对目标的光谱偏振特性有较大影响, 目标表面的红外光谱偏振特性随辐射温度差值及探测角度差值的增大而增大, 并具有波段选择性。利用目标温度和观测角度的差异对目标光谱偏振特性的影响, 可以进行有效的探测与识别, 并为探测器的波段选择提供参考依据。

偏振探测不仅可以获得目标的光谱、 强度、 偏振态以及空间几何形状等参数, 还可以获得更丰富的目标信息, 有利于改善对目标的探测和识别能力。 红外辐射偏振成像是近年来发展起来的一种新的红外探测技术, 主要通过目标与场景的红外辐射偏振特性差异进行目标探测与识别。 但由于红外辐射偏振信息在传输过程中, 其偏振态会受到传输介质的影响, 而通常基于实验分析总结目标红外偏振特性的方法难以对偏振传输过程中的影响因素进行估计, 也不能定量描述各相关参数对于红外偏振信息的影响。 通过微面元理论的双向反射分布函数模型, 建立了基于偏振双向反射分布函数的红外辐射偏振传输方程, 推导分析了目标表面发射率对红外辐射偏振度的影响, 结果表明: 目标表面发射率对目标红外偏振度影响可以忽略; 在理论分析基础上, 有针对性的开展红外光谱偏振探测试验, 试验数据分析与理论推导结论吻合。 这表明: 材料表面发射率的变化不影响目标表面的红外辐射偏振度。 该研究成果有利于提高红外伪装探测的目标识别效率, 可为进一步提高红外偏振成像系统的伪装目标探测提供新的途径和方法, 如在伪装目标探测识别中, 通过探测其表面的红外辐射偏振特性的改变实现伪装目标识别探测。

通过微面元理论的函数模型, 基于红外偏振辐射传输方程,推导分析红外偏振角与目标表面折射率、反射率及探测角度等关系的数学模型, 通过合理简化模型仿真得出偏振角随入射角的单调变化曲线; 开展红外偏振成像试验, 试验数据分析与仿真结果一致, 这表明: 目标边缘轮廓的偏振角特征与探测波长的相关性可以忽略, 在目标与背景辐射相差较小的情况下, 采用光谱辐射亮度对比度的方法无法区分目标, 而通过偏振角对比度可以明显区分-目标边缘特征, 并提出通过基于目标几何特征以及探测位置, 反演解算目标的姿态信息的新方法.

提出了一种基于扩展数学形态学和光谱角度匹配相结合的高光谱亚像元目标检测算法。在目标与背景未知的情况下，同时利用光谱和空间信息实现目标的定位与检测，实现高光谱亚像元目标的检测识别。通过扩展的形态学膨胀和腐蚀运算实现端元提取，采用光谱角度匹配算法进行感兴趣目标的检测识别。算法性能通过AVIRIS数据进行评价，与仅利用光谱角度匹配的算法和RX异常检测算法进行比较。实验证明，所提出的算法性能优于其他两种算法，具有低虚警率的亚像元目标检测结果。

针对基于金属线栅偏振片的红外偏振成像系统组成, 需要考虑目标、大气、天空、偏振片的反射和自身辐射的影响, 进而有效分析进入成像系统的红外偏振辐射组成。文章通过偏振微面元理论的散射函数模型, 推导红外偏振辐射传输方程的Stokes表达式, 得出红外偏振信息(偏振度、偏振角)与目标表面粗糙度、折射率、反射和观测角度等参数的数学模型, 通过合理简化偏振信息表达式, 仿真得出某材料的偏振度曲线与文献中实测数据基本一致, 为进一步提高红外偏振成像系统的探测性提供理论依据和技术支持。

针对多径衰落信道下BOC(二进制偏移载波)信号的捕获问题，通过对多径衰落信道建模，运用目前较优越的捕获算法对各信道下的捕获性能进行比较。结合莱斯因子K、多径径数L以及多径延迟，分析了多径衰落信道对BOC信号捕获产生的影响。理论分析和仿真结果表明，K值越大，捕获函数峰值越大，捕获性能越好；L值越小，出现副峰越少，捕获性能越好。