红外探测技术在海洋安全和海事监视领域有广泛的应用前景,是实现海面舰船高效监视的主要手段。在对海面进行连续监测的过程中,由于太阳照度的不断变化,海面舰船的表面温度处于动态变化的过程中。当舰船目标与海面背景的辐亮度差小于红外探测系统的辐射分辨率时,就会导致系统无法被有效探测目标,称为热交叉时期。热交叉环境是红外探测系统进行目标监视的主要难题,严重限制了红外系统的探测效能。针对这一问题,本文基于海面的强偏振特征,使用偏振探测手段,通过增强舰船目标对比度实现探测效能的提升。本文首先对搭建的偏振强度一体化的演示验证系统进行了简单的介绍,并通过偏振模式下的噪声等效偏振度说明本系统对场景偏振特征的提取能力。然后根据海面舰船场景的红外辐射特性,建立了海面偏振度和目标对比度的表征模型,通过数值仿真分析了偏振度和对比度的影响因素,并进行了演示实验验证,同时给出了实际海面的偏振度范围。接着建立了强度和偏振探测模式下系统探测效能的数理模型,并分析了探测效能提升的主要影响因素,并通过实测分析推导出该系统对海面舰船可进行稳定探测的阈值对比度。然后通过数值分析与实验验证的方法证明偏振对目标对比度提升的方向选择性。基于此,提出正交偏振探测方法实现热交叉环境的去除,并分析其边界条件。最后将所建立的模型和结论应用于天基探测平台,仿真分析天基偏振探测的效能提升。本文的创新点主要包括以下三方面:（1）当前对于系统探效能的表征方法主要是针对传统强度探测系统,偏振探测模式下,具有强偏振特征的探测场景会由于辐亮度的各向异性导致偏振对比度的不同,从而对系统信噪比产生不同的影响。本文分析了海面偏振角、系统偏振片通光方向和背景辐射抑制之间的关系,引入了偏振抑制比来量化表征偏振对比度、入瞳对比度和海面偏振度之间的关系,并分析得出系统的偏振阈值对比度。（2）对于热交叉环境下目标偏振探测效能提升的研究,当前均为实验展示,并未从原理上进行量化分析。针对该问题,本文建立了以阈值对比度为热交叉环境边界的表征方法,将系统性能与场景辐射特性相结合,分析了系统偏振探测模式对热交叉环境下目标响应对比度、系统信噪比的提升百分比。并针对不同系统偏振角度下目标对比度的提升进行了演示实验验证。（3）针对当前传统探测系统在对海面舰船等目标探测时存在热交叉时期的问题,本文提出了使用正交偏振探测方法降低热交叉环境的对比度范围,建立了目标偏振对比度与大气消光系数、探测距离、噪声等效对比度之间的量化关系,得出实现无热交叉环境的边界条件。