海洋目标尾迹电磁散射特性与合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像研究是近年来倍受关注的热点问题。对于复杂海洋环境下的雷达目标探测,除了直接对目标本体进行检测外,还可以通过对运动目标尾迹进行检测间接确定海洋目标的存在,尤其是水下目标或非导体材料目标,雷达很难直接检测到其信号特征。海洋目标尾迹图像中隐含着目标的航迹、尺寸和运动参数等信息,在海洋环境监测、目标探测、跟踪以及运动参数估计等方面具有十分重要的意义。复杂海洋背景下,关于各种波浪尾迹的SAR成像仿真研究是一个应用前景与挑战性并存的课题。虽然海洋目标尾迹的电磁散射与SAR成像只是海洋微波遥感学科中一项相对小众的工程应用,但是其理论却涉及了海洋目标特征遥感和检测的方方面面,模型的建立必须要结合多个学科的理论与方法,包括海洋学、流体力学、电磁散射和SAR成像理论等。论文系统地对微波频段下各类海洋目标尾迹电磁散射特性及其SAR成像问题进行了研究。针对多源波浪电磁散射分布和SAR成像应用,建立了一种调制谱面元散射模型。着重讨论了尾迹中各类非线性波浪的建模和电磁散射计算问题,包括破碎波,湍流以及水下目标尾迹的电磁散射特性。结合计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真和电磁散射计算方法,建立了多源波浪的流场-电磁耦合仿真方案。该方案可以扩展到各类多源波浪散射及成像仿真工作中,具有广泛的适用性。论文的主要工作可分为以下几个方面:1.论文提出了一种可以准确描述海面粗糙度变化对散射分布的影响的调制面元散射模型。该模型结合波浪调制与粗糙面电磁散射理论,通过求解波浪的作用谱平衡方程考虑尾迹流场对海面背景风浪的影响,充分考虑尾迹流场对背景波浪的非线性作用,可以在含尾迹海面的SAR成像仿真应用中准确地描述尾迹在海面背景风浪中的可见性,克服了传统电磁散射计算模型难以准确对含尾迹海面的SAR成像进行仿真的问题。2.论文提出了包含湍流模型的数值波浪仿真方法,实现对目标尾迹的时变流场建模。相比于传统的基于细船近似和势流理论的尾迹建模方法,本文使用有限体积法对考虑湍流效应的流场方程进行直接数值离散和求解,并通过体积分数法来捕获尾迹的表面波浪模几何和速度场信息。该方法可以灵活地考虑船体真实结构对流场的影响,同时能够准确考虑尾迹中的非线性分量,获得更为准确的尾迹流场模型,为后续电磁散射特性分析和SAR图像仿真奠定基础。3.结合调制谱面元散射模型与湍流数值仿真模型的优势,论文提出一种复合波浪散射分布与SAR成像预估模型。通过求解作用谱函数,得到充分考虑倾斜、流体力学和速度聚束三种调制效应的SAR成像模型。应用该模型,对动态海面上包含湍流的远场综合尾迹SAR图像进行了仿真与分析。该模型能够充分考虑尾迹流场对海面粗糙度的调制作用,以及尾迹流场变化对SAR成像过程的影响。4.论文提出一种用于舰船近场尾迹电磁散射计算的新方法。通过CFD仿真得到了包含舰船破碎波的近场尾迹几何模型,使用前后向迭代物理光学法（Iterative Physical Optics,IPO）来评估舰船和近场波浪之间的多重散射效应,分析了近场尾迹中波浪破碎对船海复合场景电磁散射的影响,引入了前后向亚松弛迭代方法来改善算法的收敛性,通过Z-Buffer技术处理了模型的遮挡效应。论文对不同雷达视角下,船舶破碎波对船海复合场景电磁散射分布的影响进行了探究。结果显示,近场尾迹中破碎波的存在对船海复合场景的电磁散射分布有着较大的影响,破碎波和海面间的多重散射效应有时会形成新的强散射中心。5.针对水下目标尾迹的SAR成像仿真问题,论文提出了一种可用于任意密度分层的水下目标尾迹流场仿真新方法,并对内波尾迹的空间散射分布特征和SAR图像进行了研究。仿真结果表明,水下目标尾迹的形态同时受到目标几何,运动状态,海洋密度分层等因素的影响。由于目标外形结构和运动速度的不同,形成的尾迹的电磁和SAR图像特征也有所差异;在一定分层条件下,低速运动时尾迹主要表现为内波尾迹形态,而高速运动时尾迹主要表现为开尔文尾迹形态。论文完善了典型海洋目标尾迹的流场和电磁散射建模方法,对几种典型目标尾迹的流场与电磁散射特性进行了系统的研究。重点针对存在非线性作用的远场尾迹、湍流尾迹、近场破碎波和水下目标尾迹的流场特性及电磁散射特性,以及复杂海洋背景下水下和水上典型目标尾迹的SAR图像进行了仿真与分析。