射线追踪算法作为实现电磁环境预测的一种重要方法,其在效率和精度上相比于其他算法都有着明显的优势,被广泛应用于大尺寸电磁环境的仿真中。但由于在大尺寸或复杂地形场景下,射线追踪算法的计算速度仍然十分有限,因此进一步提高射线追踪算法的效率和精度,成为一项重要的研究课题。本文通过对射线追踪算法中射线追踪模型的分析,提出了一种改进的、应用于射线追踪中的绕射射线路径预测的新型曲面射线管,并证明了曲面射线管的合理性及封闭性。相对于现有的四边形波前面绕射射线管,曲面射线管在追踪的过程中避免了补全射线管造成的冗余,有效地减少了计算时间,提高了追踪效率。通过理论分析推导,证明该模型与四边形波前面绕射射线管相比,在本文采用的追踪实例中计算效率提高了约4倍。本文还对现有的求反射射线管的方法进行了改进。现有的求反射射线管的方法,在处理凹陷地形面上的反射情况时,会造成射线的遗漏。因此本文提出并详细介绍了特殊凹陷地形上求反射射线管的具体方法。通过理论建模,推导证明了该反射算法具有合理性和可行性,能够准确确定反射射线管并避免射线遗漏。为验证本文提出的模型和算法的效率及准确性,本文利用实验室提供的仿真平台,实现了使用曲面射线管及本文提出的求反射射线管算法的仿真功能。通过基于四边形波前面绕射射线管和曲面射线管的不同算法计算,对追踪时间和结果进行了对比,曲面射线管的平均计算时间缩短了约18.49%,平均误差仅为2.93%,验证了曲面射线管效率的提高。通过本文提出的反射算法对凹陷地形和普通地形进行求解,得到的反射路径中反射节点的位置与理论值的平均误差距离仅为1.13 ×10-3m,验证了反射算法的准确性。