在现代信息化战争中,雷达作为主要的电子信息装备已成为决定战争成败的关键因素。自20世纪50年代以来,学者们逐渐意识到雷达目标的极化散射特性蕴含了丰富的目标姿态、尺寸、形状、材料等物理特征信息,充分利用该信息可有力提升雷达目标检测、抗杂波/干扰、目标成像和分类识别的能力。雷达目标的极化散射特性是目标的固有属性,该特性可通过极化散射矩阵（Polarization Scattering Matrix,PSM）来表征。雷达对目标PSM的测量,标志着目标特性测量工作由标量测量阶段进入矢量测量阶段。在静态测量条件下,目标PSM可以通过微波暗室测量等手段准确获取。但是,实际雷达面临的观测对象通常都是动态和非合作的,对运动目标PSM的测量涉及雷达天线特性、扫描方式、目标检测、跟踪等诸多因素和环节,其测量精度不仅依赖于雷达系统的硬件性能指标,更依赖于极化测量信号/数据处理的理论与技术。如何在非合作条件下准确获取运动目标的极化散射特性,并加以有效利用,长期以来一直是极化雷达探测与目标识别等领域备受关注的基础问题。考虑到对运动目标极化特性的测量工作与极化雷达测量体制及其信号处理流程紧密相关,本文首先从极化测量体制出发,讨论在不同极化测量体制下,雷达精确获取运动目标极化散射矩阵的方法。然后,基于运动目标回波特性设计适用于运动目标的极化测量模式和测量波形。在实际应用方面,着重关注雷达对弱小运动目标检测及其极化散射矩阵估计问题。论文取得的研究成果主要包括以下几个方面:1、同时极化测量体制雷达系统内校准。针对雷达系统中诸如带通滤波器、功率放大器等模拟器件的非线性失真对于极化雷达测量的影响,论文提出一种预失真处理与系统频率误差补偿相结合的内校准方法。该方法是对现有的极化雷达内校准方法的延续和扩展,除了综合考虑雷达系统发射、接收链路的非理想性之外,还以正负斜率线性调频信号为例,揭示了雷达发射的正交波形与系统中采样频率、中频等频率误差的耦合机理,并提出了相应的误差模型和补偿方法。通过理论分析和实验验证:在对雷达系统实验平台（Ke Da-Accurate Polarization Measurement System,KD-APMS）进行预失真处理和频率误差补偿后,当系统发射正负斜率线性调频信号,不同极化通道的幅度平均误差可以控制在0.5d B以内,相位误差可小于1°。2、适用于运动目标的极化测量体制和测量波形设计。针对现有的极化测量体制和测量波形对运动目标极化特性测量存在的缺陷,论文设计了新的极化测量体制和测量波形。在分时极化测量体制方面,提出使用三极化测量体制来解耦目标运动对分时极化测量体制的影响,基于三极化测量体制的雷达系统能够在目标运动信息未知的情况下,实现对目标极化散射矩阵的精确测量。当信噪比（signal to noise ratio,SNR）大于10d B时,该测量体制获得的目标极化散射矩阵测量结果其平均极化相似系数高于0.9。在同时极化测量体制方面,设计了调幅线性调频波形。相较于传统的正负斜率线性调频波形,调幅线性调频波形采用同一极性的调频斜率,一方面从原理上避免了目标运动对雷达正交波形产生的“距离—多普勒耦合”效应;另一方面也可有效消除雷达系统频率误差对于正交波形的影响,实验表明,当SNR>12d B时,使用调幅线性调频波形的同时极化测量体制雷达对运动目标极化特性进行测量,其平均极化相似系数可保持在0.9以上。3、对弱小运动目标检测及其极化散射矩阵估计。论文沿袭传统的目标检测、速度估计、运动补偿的研究思路。在弱小运动目标检测方面,提出基于双极化雷达的运动目标检测前跟踪算法,在SNR>5d B,虚警概率为10-3的情况下,运动目标检测概率高于0.8。在速度估计和极化散射矩阵运动补偿方面,提出基于粒子滤波的运动目标极化散射矩阵估计方法,在达到相同运动补偿精度的情况下,粒子滤波方法的时间消耗仅为传统方法的30%,有效提高了雷达对弱小运动目标极化散射矩阵的估计效率。此外,考虑到对雷达回波进行运动补偿本质上是对目标回波进行相位补偿,以提升回波数据SNR的过程。论文还提出了一种新的信噪比增强方法—雷达回波数据脉冲筛选法。将雷达回波数据脉冲筛选法与三极化测量体制结合,能够在无需运动补偿的情况下实现对运动目标极化散射矩阵的估计。实验表明,当SNR>5d B时,基于脉冲筛选的三极化测量体制雷达对运动目标极化散射矩阵进行估计,其平均极化相似系数高于0.9。与传统的运动补偿方法相比,脉冲筛选方法无需目标运动速度等先验信息,估计性能不受速度估计误差影响,因而具有更广泛的应用前景。