通过蒙特卡洛光线跟踪算法,结合不同材料的双向反射分布函数(BRDF)特性,对空间目标的激光散射特性进行了计算与研究。研究以辐射度学基本理论为基础,辐射度学中辐照度、辐射亮度等物理量,双向反射分布函数,以及这些物理量之间的关系是本文算法的重要理论基础。介绍了光线跟踪算法的基本原理,讨论了如何将光线跟踪算法应用于目标光散射特性的计算中,利用光线跟踪算法解决了目标投影面积计算、入射和出射角度计算、光线遮挡判断等问题。结合空间目标光散射特性计算的需求,设计开发了本文所使用的光线跟踪器,详细介绍了跟踪器的设计思路与工作原理。通过计算朗伯球的激光雷达散射截面(LRCS)并与理论值对比验证了本文算法的正确性与计算的准确性。计算分析了不同的光线数量以及目标建模时不同的面元数量对平面、弧面等不同目标计算结果精确性的影响。介绍了辐射度法和蒙特卡洛光线跟踪法,用以求解多次散射中最核心的光传输方程问题。在一次散射的基础上,选用蒙特卡洛光线跟踪法解决了多次散射问题。对算法进行了优化,将不同的表面材料进行分类,根据不同材料的BRDF特性划分各材料计算多次散射的范围以及二次散射光线的数量,提高了多次散射计算的效率与精度,并分析计算了空间目标中常用的一些材料的二次散射范围以及二次散射光线数量。计算了朗伯表面二面角结构包含二次散射的LRCS,并与面元法的计算结果对比,二者计算结果基本一致,验证了本文算法多次散射计算的正确性。计算了一些简单组合体包含二次散射的LRCS,结果表明平面-平面结构之间产生的二次散射较为明显,且粗糙度较高的材料能够产生二次散射的角度范围更广。对卫星缩比模型包含二次散射的LRCS进行了计算,分析了该模型在后向与双站条件下LRCS以及二次散射的特点。将卫星缩比模型计算结果与实验测量结果进行了对比,分析了误差原因。将结构相对简单的卫星模型添加多个复杂部件,扩展为多材料复杂结构的实际卫星模型,计算了该卫星模型包含二次散射的LRCS,对比简单模型分析了其二次散射的特点。