Implementing the coherence matrix of the partially polarized wave to enhance efficiency of radar observation of the objects
Authors: Корбан Д.В. , Волков А.Н. , Костенко П.А. , Дегтярева Л.Н. 
Published: September 2020

В статье обоснована возможность радиолокационного наблюдения объектов при наличии атмосферного фона. Радиолокационное наблюдение объектов при наличии мешающего фона основано на выделении эхо-сигнала объекта из суммарного эхо-сигнала (объект+фон) по их поляризационному различию. При этом использована матрица когерентности частично поляризованной волны, позволившая установить структуру ее флуктуирующей компоненты. Элементами матрицы когерентности являются действительные параметры Стокса, которые измеряются на выходе приемника судовой РЛС. Отраженная от навигационного объекта и атмосферного фона электромагнитная волна является частично поляризованной и ее полная интенсивность равна сумме интенсивностей стабильной и флюктуирующей компонент. Элементы флюктуирующей компоненты матрицы когерентности отражают поляризационную структуру частично поляризованной волны и представляют дисперсии случайных поляризационных параметров Стокса и их статистическую связь. Для неполяризованной волны матрица когерентности является диагональной в любом поляризационном базисе. Суммарная матрица когерентности позволяет получить информацию о поляризации частично поляризованной волны, отраженной от навигационного объекта и атмосферного фона. Необходимым условием дистанционного радиолокационного наблюдения навигационных объектов, находящихся в зоне атмосферного фона, является разделение эхо-сигнала на эхо-сигнал навигационного объекта и эхо-сигнал атмосферного образования. Отраженная от навигационного объекта и атмосферного фона электромагнитная волна является частично поляризованной и ее полная интенсивность равна сумме интенсивностей стабильной и флюктуирующей компонент. Элементы флюктуирующей компоненты матрицы когерентности отражают поляризационную структуру частично поляризованной волны и представляют дисперсии случайных поляризационных параметров Стокса и их статистическую связь. Для неполяризованной волны матрица когерентности является диагональной в любом поляризационном базисе. Суммарная матрица когерентности позволяет получить информацию о поляризации частично поляризованной волны, отраженной от навигационного объекта и атмосферного фона. Необходимым условием дистанционного радиолокационного наблюдения навигационных объектов, находящихся в зоне атмосферного фона, является разделение эхо-сигнала на эхо-сигнал навигационного объекта и эхо-сигнал атмосферного образования.

This article substantiates the possibility of radar observation of objects in the presence of atmospheric background. In the presence of an interfering background the radar observation of objects is based on the separation of the object's echo signal from the general echo signal (object + background) in accordance with its polarization difference. Therefore, the coherence matrix of a partially polarized wave is used, which allows to establish the structure of its fluctuating component. The elements of the coherence matrix are the actual Stokes parameters, which are measured at the output of the ship's radar receiver. The electromagnetic wave reflected from the navigation object and the atmospheric background is partially polarized and its total intensity is equal to the sum of the intensities of the stable and fluctuating components. The elements of the fluctuating component of the coherence matrix reflect the polarization structure of the partially polarized wave and represent the variances of the random Stokes polarization parameters and their statistical relationship. For an unpolarized wave, the coherence matrix is ​​diagonal in any polarization basis. The total coherence matrix provides information on the polarization of a partially polarized wave reflected from the navigation object and the atmospheric background. A necessary condition for remote radar observation of navigation objects located in the atmospheric background zone is the separation of the echo signal into the echo signal of the navigation object and the echo signal of the atmospheric formation. According to the Stokes theorem, the echo signal of a partially polarized wave is decomposed into polarized and unpolarized components. A fully polarized component of a total partially polarized wave has only one type of polarization — linear, circular, or elliptical. The unpolarized component does not have any predominant polarization. The echo signal of the total partially polarized wave is considered as a result of the addition of the intensities of two independent fully polarized components. The polarization of the first component corresponds to the echo signal of the navigation object, and the polarization of the second component corresponds to the echo signal of the atmospheric formation.