极化建模与雷达遥感应用 中文评注 英文版PDF电子书下载

1 极化电磁波 1

1.1 极化波的产生 3

1.1.1 麦克斯韦方程组与矢量平面波 3

1.1.2 极化波坐标系 6

1.2 极化波的传播 9

1.2.1 各向同性介质中波的传播和C2对称性 10

1.2.2 各向异性介质中波的传播 12

1.2.3 手（征）性介质中波的传播 22

1.2.4 Jones计算法：均匀与非均匀传输通道 25

1.2.5 矩阵的极分解 27

1.2.6 随机通道中的传输 30

1.2.7 Foldy-Lax方程 33

1.3 极化波几何 34

1.3.1 极化椭圆 34

1.3.2 近轴波的极化几何 38

1.3.3 Poincaré球 39

1.3.4 Stokes矢量 43

1.4 极化波的散射 46

1.4.1 散射幅度矩阵［S］ 47

1.4.2 后向与前向散射坐标系 50

1.4.3 散射矩阵的奇异值分析 55

1.4.4 综合考虑传播效应和散射效应 59

1.5 散射矩阵几何 60

1.5.1 极化特征 60

1.5.2 极化叉 62

1.5.3 Lorentz几何与散射矩阵 64

1.6 散射矢量表达式 67

1.6.1 散射机理 69

2 去极化与散射熵 71

2.1 波相干矩阵 72

2.1.1 波的二分法 75

2.2 Mueller矩阵 78

2.2.1 Mueller矩阵的性质 80

2.2.2 后向散射Mueller矩阵与Stokes反射矩阵 83

2.2.3 Stokes准则 84

2.3 散射相干矩阵表达式 85

2.3.1 相干矩阵和协方差矩阵的特征值分解 86

2.4 散射熵的一般理论 91

2.4.1 N＝2散射系统的去极化 93

2.4.2 N＝3散射系统的去极化 93

2.4.3 N＝4散射系统的去极化 103

2.5 去极化系统的表征 110

2.6 Stokes/Mueller矩阵与相干矩阵的关系式 113

3 表面散射与体散射去极化 115

3.1 表面散射介绍 116

3.1.1 Fresnel方程组 117

3.1.2 表面后向散射极化特性 123

3.1.3 布拉格表面散射模型 125

3.1.4 相干表面散射分量 129

3.1.5 散射矩阵中的表面坡度效应 131

3.2 表面散射去极化 133

3.2.1 扩展Bragg模型 133

3.2.2 双站表面散射中的极化效应 138

3.3 体散射介绍 142

3.3.1 微小质点散射 144

3.3.2 大质点散射 152

3.4 体散射去极化 155

3.4.1 满足反射对称性的体散射 158

3.4.2 双站体散射 160

3.4.3 多次散射去极化 163

3.5 体散射及传播过程的简单物理模型 167

3.5.1 水云模型（WCM） 168

3.5.2 乌拉比模型：两阶段体传播模型 170

3.5.3 森林衰减模型 174

3.5.4 双极化表面与体散射去极化 176

4 分解理论 178

4.1 相干分解理论 178

4.1.1 旋转不变性与特征矢量 179

4.1.2 Krogager与Cameron分解 180

4.1.3 散射角参数 184

4.1.4 正交散射机制 186

4.1.5 自然地表散射机制的正交性 187

4.2 非相干分解理论 189

4.2.1 Huynen分解：秩为1的散射＋噪声分解 190

4.2.2 Cloude-Pottier分解 192

4.2.3 基于模型的非相干分解 195

4.2.4 Freeman-Durden分解 197

4.2.5 广义Freeman-Durden分解 198

4.2.6 基于模型的分解中的传输失真 201

5 雷达干涉技术概述 208

5.1 雷达干涉 208

5.1.1 交轨干涉 216

5.1.2 差分干涉 217

5.1.3 顺轨干涉 219

5.2 干涉去相干源 219

5.2.1 信噪比去相干 221

5.2.2 时间去相干 222

5.2.3 基线去相干 223

5.2.4 体散射去相干：Fourier-Legendre级数 233

5.2.5 总结：相干性分解 233

6 极化干涉理论 234

6.1 雷达干涉矢量方程 234

6.1.1 广义相干矩阵方程 235

6.2 相干最优 240

6.2.1 无约束相干最优 241

6.2.2 有约束相干最优 243

6.2.3 最大相干性分离及相干区域 244

6.2.4 子空间相干区域分析：奇异值分解和Schur分解 247

6.2.5 相干最优中的数值偏差 249

7 表面散射与体散射相干性 252

7.1 表面散射的相干性轨迹 253

7.2 随机体散射的相干性轨迹 255

7.2.1 特殊情况1：指数剖面曲线 257

7.2.2 特殊情况2：有指向体散射 259

7.2.3 有指向体散射的相干最优 261

7.3 两层媒质散射模型的相干性轨迹 265

7.4 重点个例：RVOG，IWCM和OVOG 270

7.4.1 地表和地表上的随机体散射（RVOG）模型 271

7.4.2 RVOG模型的极化相干性轨迹 274

7.4.3 RVOG模型中的结构模糊 277

7.4.4 IWCM模型的相干性轨迹 278

7.4.5 OVOG模型的相干性轨迹 281

7.4.6 地表和地表下的有指向体散射（OVUG）模型 283

8 运用极化干涉进行参数估计 284

8.1 表面地形估计 284

8.1.1 相位偏差的去除 286

8.1.2 相干性分离最优化算法 288

8.1.3 总体最小二乘法估计表面地形 290

8.1.4 OVOG模型：具有不同方向消光系数的表面地形估计 292

8.2 高度估计 295

8.2.1 一阶相干性反演模型 296

8.2.2 二阶Legendre模型 301

8.2.3 运用二阶Legendre级数估计高度 305

8.2.4 运用RVOG模型估计高度 308

8.2.5 运用OVOG模型估计穿透深度 311

8.2.6 OVOG模型高度估计 313

8.3 隐藏地表／物体成像 315

8.3.1 地体幅度比的RVOG模型估计 315

8.3.2 隐藏地表探测的最优基线 318

8.4 结构估计：消光系数和Legendre系数 322

8.4.1 相干层析 325

8.4.2 Bootstrap极化相干层析 329

8.4.3 条件数及误差分析 331

8.4.4 相干层析中的信噪比去相干及时间去相干 333

8.4.5 多基线相干层析 334

9 极化干涉技术应用 340

9.1 雷达成像 340

9.1.1 PRF，天线尺寸与多普勒带宽 344

9.2 干涉成像：InSAR 345

9.3 极化合成孔径雷达 347

9.3.1 POLSAR成像的脉冲切换条件 348

9.3.2 极化定标 350

9.3.3 极化定标的散射矢量表达 351

9.3.4 简缩极化 354

9.4 极化干涉SAR（POLInSAR） 360

9.4.1 极化干涉SAR系统定标 361

9.4.2 简缩极化干涉SAR 362

9.5 极化干涉技术应用 363

9.5.1 应用1：表面散射去极化 364

9.5.2 应用2：体散射去极化 376

9.5.3 应用3：植被的相干散射 383

9.5.4 应用4：植被覆盖地表的层析成像 387

9.5.5 应用5：极化干涉SAR森林高度估计 393

9.5.6 应用6：星载极化雷达 395

附录1 矩阵代数简介 401

附录2 酉群与旋转群 410

附录3 相干随机信号分析 424

参考文献 433

中英文对照索引 446