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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OVOG270

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：InSAR345

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SAR362

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