11. Поляризационный метод

локации объекта по дальности с вариацией азимута плоскости

поляризации


Использование характеристик поляризационного излучения в лазерных системах для селекций полезного сигнала на фоне помех носит весьма ограниченное применение. Использование же явления поляризации для целей дальнометрии ранее никем не рассматривалось. Такой метод из за слабого изменения плоскости поляризации в аэрозольных средах позволяет создать ряд систем дальнометрии на железнодорожном транспорте, инвариантных к аэрозольным помехам[152-158, 162].


11.1.Основные положения


Поляризационные характеристики сигнала современными методами описываются сферой Пуанкаре, вектором Стокса, вектором Джонса или кванто-механическим представлением. Несмотря на обширные исследования поляризационных характеристик отраженного сигнала, в настоящее время отсутствуют отличительные признаки, обеспечивающие выделение объектов техники на фоне маскирующего рельефа в условиях аэрозольных помех. Основываясь на когерентных свойствах оптических полей, колебание оптического диапазона в любой точке Z пространства в момент времени t можно описать функцией E(Z,t), которая является действительной функцией времени. При анализе фотоприема случайную функцию V(z,t) связывают с любой компонентой поля Е(z,t) зависимостью вида

,


где Еi- мнимая компонента, связанная с действительным преобразованием Гильберта


или ,


где ; j(z,y) - фаза узкополосного процесса;w0 - несущая частота. Мгновенная интенсивность определяется


I(z,t)=V(z,t)V*(z,t),


где V*(z,t) - комплексно-сопряженная величина. Линейная комбинация двух полей находится как


V(z,t)=K1V(z1,t-t1)+K2V(z2,t-t2),


где K1 и K2 - коэффициенты пропорциональности; t1 и t2 - время прихода волны в заданную точку. Средняя интенсивность в точке суммирования равна


B(z1,z2,t-t1) - функция взаимной когерентности:

.


Пусть t2 - t1 = t, тогда нормированное значение функции взаимной когерентности),

ѕ

называют коэффициентом когерентности, причем .

Если t = 0, то B(z1,z2,0) - пространственная когерентность, если z1=z2, то B(z1,z2,t) - временная когерентность. Под когерентностью в общем случае понимают временную когерентность на ансамбле 2n точек, которая определяется как когерентность порядка


.

Если принимаемый сигнал имеет произвольную степень поляризации, то можно использовать метод анализа когерентности, обобщая функции когерентности и поляризации. В этом случае интенсивность определяется на основе матрицы когерентности


, (11.1)


где Vx=Vx(z,t); Vy=Vy(z,t) - комплексные амплитуды компонент электрического вектора сигнала.

Диагональные матрицы (1) - действительные числа, определяют интенсивности соответствующих компонент. Недиагональные элементы - комплексны, с их помощью определяют поляризацию принимаемого сигнала. Оценку поляризации удобно производить с помощью коэффициента корреляции

.


Реальный сигнал может иметь произвольную степень поляризации Ј-го можно представить в виде суммы неполяризованной и поляризованной компонент J=J1+J2.

Интенсивность поляризованной компоненты определяется через след матрицы J2

,


где. символ Sр обозначает сумму диагональных элементов матрицы. Степень поляризации при этом равна


Здесь

ѕ


общая средняя интенсивность. Степень поляризации можно определить через собственные значения `I1 и `I2 матриц когерентности J1 и J2, то есть