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。

由于目标偏振特性研究中表面粗糙材质的复折射率很难准确反演, 本文对常用的Vimal-Milo反演法进行了改进。分析了粗糙表面的偏振二向反射特性, 指出了Vimal-Milo法采用的"偏振度-角度相关"反演模式的不足。然后, 提出了基于"相对偏振分量-角度相关"的反演方法, 推导出复折射率的反演公式, 并设计了对应的全局搜索算法。最后, 利用绿漆及铝板的偏振特性测试数据, 对提出的复折射率反演算法进行了验证, 并基于此对偏振二向反射特性进行了正向推演验证。反演数据表明: 使用本文提出的复折射率反演方法, 表面粗糙铝板的复折射率的反演精度较Vimal-Milo法有了显著提高, 实部和虚部与真值的误差均在±0.01以内, 且评价因子小于0.07; 推演数据表明: 表面相对光滑的绿漆的偏振二向反射亮度的推演结果为Vimal-Milo法得到的均方根误差的1/5, 与测试数据的误差在0.01以内。得到的结果证明本文所提复折射率反演方法可用于光滑及粗糙表面材质的复折射率反演。