二维/三维极化敏感阵列内部阵元的极化分集特性使之具有获取目标和环境的极化信息的能力,当空间-多普勒处理难以实现检测与估计时,极化信息可用来提升检测与估计性能。本文深入研究了基于二维/三维极化敏感阵列的目标极化检测与信号参数估计方法,主要的研究成果包括:(1)针对非匀质和/或非平稳杂波情形(尤其当样本数少于阵元数时),以及存在高斯或复合高斯杂波的情形,提出了基于迭代收缩的正则化极化目标检测方法。通过文中提出的邻点匹配技术,该方法可自适应确定凸组合样本协方差矩阵或不动点协方差矩阵中涉及的收缩参数。基于合成和实测数据的性能评估表明,所提方法的检测性能优于现有检测方法。(2)针对极化多通道自适应信号检测问题,提出了广义Rao检验方法。通过向Rao检验统计量中引入几个可调参数,所提极化检测方法具有广义的检验统计量,使得修正Rao检验方法、极化自适应匹配滤波器检测方法和自适应子空间检测方法都可看成其实例。仿真结果表明,存在目标导向矢量失配时,所提检测方法具有比修正Rao检验方法更灵活的调节能力。(3)针对目标导向矢量失配问题,提出了鲁棒极化检测方法。在自适应波束形成器正交抑制检验框架下,所提极化检测方法的检验统计量涉及以下参数估计:辅助数据极化杂波加噪声协方差矩阵、主数据白化和双极化通道酉变换后的目标矢量、以及与白化主数据的目标矢量“极化-空间正交”的旁瓣干扰矢量。基于极化-空间联合子空间约束,通过杂波加噪声协方差矩阵的贝叶斯估计可以得到干扰矢量估计。在最小二乘拟合方法中,利用两个分离的锥不确定集约束,可以获得更可靠的白化主数据和酉变换后的目标矢量估计值。对于地杂波情形,给出了修正的检测方法,并将所提检测方法进一步推广到距离扩展目标和全极化通道情形。仿真表明,当存在不同类型的目标导向矢量失配时,所提检测方法在检测概率方面,相对于传统极化自适应检测方法有明显的性能改善。(4)针对非高斯杂波中能量溢出的点目标,提出了极化检测方法。该方法利用相邻距离样本提升了检测和距离估计性能。在广义似然比检验框架下,所提极化检测方法的检验统计量涉及以下参数估计:杂波纹理和协方差结构、目标回波、以及时延残差。利用上述参数的有效估计获得最终的检验统计量。仿真表明,相对于未考虑非高斯杂波或溢出的极化自适应检测方法,所提检测方法在检测概率和距离估计均方根误差两方面,有明显的性能改善。(5)针对直线信号(亦称二阶完全非圆信号,如AM和BPSK信号)波达方向和非圆系数估计问题,基于由多个非共点、多极化天线组成的均匀线阵,提出了求根流形解耦方法(RMD)。在该方法中,通过特征分解和非圆极化秩亏技术,在闭式宽线性框架中,联合利用空间、极化和非圆域中的信号差异,获得改善的参数估计精度。仿真结果验证了所提方法的性能。(6)针对非理想校正极化敏感天线阵列,提出了波达方向和极化参数估计方法。该方法通过一系列不同类型模型误差的分离,以及随后的迭代交替自校正过程,实现模型误差的校正。在通道失配、天线指向误差和阵元位置误差共存的情形下,所提方法具有良好性能。仿真结果表明,相对于常规未校正方法,所提方法在入射角度和极化估计精度方面,有明显的性能改善。