当前比较常见的目标探测方式主要有可见光、雷达和红外等,这些探测手段发展已经十分成熟,并各有优势,但同时具有不可避免的问题。毫米波辐射计是一种被动接收物体自然辐射的高灵敏度接收机,被动毫米波辐射探测作为一种新型的信息获取手段,是其他探测手段的有效补充。为了解释和预测观测场景中目标的毫米波辐射特性,本文针对海面目标的毫米波辐射图像模拟方法开展了研究,主要包括以下几个方面:从辐射测量基本原理出发,分析了分层媒质的辐射模型、大气的毫米波辐射模型,并结合目标和背景辐射阐述了海面目标的毫米波辐射观测模型的组成。研究了复杂结构目标毫米波辐射图像模拟方法。辐射图像模拟过程包括场景几何建模、面元划分及优化、射线追踪、面元辐射亮温计算以及辐射计天线方向图加权。其中,射线追踪过程考虑了面元间的遮挡与多次反射、面元对辐射信号的极化旋转作用。为了验证该方法的准确性,本文开展了地面复杂结构目标的室外成像实验。基于已验证的图像模拟方法,建立了海面目标的毫米波辐射图像模拟仿真系统。针对实际海面舰船,模拟不同观测条件下的辐射亮温分布和天线温度分布,并结合真实海面目标的毫米波辐射成像实验,分析了不同材料的舰船的亮温分布特点。