复杂条件下粗糙海面电磁散射研究,对海面目标的雷达制导、目标识别领域的研究是十分重要的。随着越来越多的海洋工程应用,在电磁散射领域,对数值方法的计算速度和效率提出了越来越高的要求。本文使用前后向迭代、修正前后向迭代、广义前后向迭代和阻抗加载技术,结合Open MP并行加速技术,研究了海面和破碎浪各个阶段的电磁散射特性,初步探讨了“海尖峰”形成的机理;极大的提高了矩量法的计算速度和效率,实现了海面电磁散射的快速计算,为复杂条件下一维海面的电磁散射计算提供了快速有效的解决方法。首先介绍了海面和破碎浪的几何建模,使用线性滤波法模拟生成了一维PM海面。给出了锥形波照射下锥形因子、海面长度的取值。推导了FBM(前后向迭代)所需的阻抗矩阵方程,编程实现了FBM的计算。讨论了FBM收敛规律,其收敛性与粗糙面的粗糙程度无关,只跟其入射频率和积分方程类型有关系,给出了最坏情况下所需的最大迭代次数。在使用LU分解和文献结果验证后,讨论了PM海面的双站散射特性影响因素(风速、入射角度、入射频率)。其次推导了MFBM(修正的前后向迭代)计算所需的双积分矩阵方程,编程实现了MFBM。数值讨论了MFBM的收敛特性。使用Open MP对FBM和MFBM的阻抗填充、三角矩阵方程相乘、三角方程求逆等过程进行并行化处理,对不同方案的性能进行讨论优化,得到整体性能相对比较高的并行方案。通过比较FBM和MFBM计算的结果验证了FBM的快速、高效性。讨论了不同风速、入射频率下FBM准确性,其中风速对计算的结果影响较小,而入射波的频率影响较大,当频率增加到一定值时其误差是不能忽略的,通过减小采样间隔,能有效提高FBM计算结果的准确性。介绍了实验测量低掠入射下PM海面二级海情S和Ku波段的后向散射的基本过程,将FBM数值计算结果与实验结果进行了对比。最后推导了在粗糙面两端加载阻抗锥后积分方程的矩阵形式,使用阻抗加载技术,在平面波照射下,计算了HH极化下导体和介质平板、不同时期破碎浪后向散射截面,结果表明破碎浪能极大的增强HH极化后向散射,且随着破碎浪的不断演进,其增强效果越来越明显。在海面与破碎浪的电磁散射研究中,使用GFBM、FBM进行计算。计算结果表明,相比VV极化,HH极化的散射更容易受粗糙面几何结构,电磁波入射频率,入射角度等因素影响。在海面没有浪涌存在时,后向散射HH极化远弱于VV极化,前向的散射占主要地位;海面存在浪涌后,浪涌顶尖和卷曲部分电流急剧增大,两种极化的双站散射明显增强,HH极化尤为明显;破碎浪的存在,还引起了其双站散射出现不同尺度的角度起伏。在掠射角较小,破碎浪形成的后期,入射频率较大时,其双站散射更容易出现较大的峰值起伏,HH极化尤其明显。