研究电磁波在等离子体鞘层中的传播特性，对评估等离子鞘套覆盖下飞行器的通信信道的特性，探索缓解黒障问题的方法具有重要意义。自从Yee在1966年提出时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain FDTD)方法以来，由于其在稳定性，准确性，容易建模等方面的优势，该方法已经被广泛应用于各种电磁问题的仿真计算。近年来，随着大批优秀的关于等离子体的FDTD计算模型被提出，FDTD方法已经成为模拟电磁波在等离子体中传播的重要手段之一。
　　本文利用FDTD方法研究了电磁波在等离子体鞘层中的传播和散射问题。重点解决了在磁化和非磁化等离子体鞘层仿真区域远场平面波源引入困难的问题，提出了简洁，高效的磁化和非磁化等离子体鞘层的TF/SF模型。针对高速目标等离子体电磁问题数值模拟计算量大的问题，提出了基于GPU(Graphics Processing Unit)的FDTD并行算法。
　　本文首先提出在层状非磁化等离子体鞘层计算区域引入平面波的TF/SF边界模型。该模型利用六个辅助一维FDTD来计算TF/SF边界上入射波的切向场分量。该TF/SF模型只需要在主网格迭代的同时多计算6个一维FDTD，相对于解析方法来说，大大降低了算法复杂度，且节约了大量的计算机内存和计算时间。算例证明，本文提出的层状非磁化等离子体TF/SF边界模型的漏波误差比入射波峰值小3~4个数量级。
　　对等离子体鞘套层施加恒定磁场，等离子体中的带电粒子将受到洛伦兹力的作用被束缚在磁力线上，降低等离子体对于电磁波的影响，从而缓解“黒障”现象。施加恒定磁场后，等离子体中的带电粒子将受到洛伦兹力的作用，由各向同性介质变为各向异性介质，等离子体电流密度的FDTD迭代将耦和在一起，使计算TF/SF边界上照射波场值的切向分量变得更加复杂。本文设计一种二维磁化等离子体TF/SF边界模型。该模型利用十二个辅助一维FDTD计算TF/SF边界的修正场值，这些一维FDTD是根据相位匹配原理，由二维磁化等离子体的Maxwell方程修正得到。它们随主网格一起迭代计算TF/SF边界的修正场值。算例证明，本文提出的TF/SF边界模型的漏波误差小于入射波峰值的千分之一。
　　为提高高速目标等离子体电磁问题数值模拟效率，开发了基于GPU的FDTD并行算法。给出了GPU线程的组织方式。详细讨论了电磁波在磁化和非磁化等离子体中传播的FDTD并行处理方法，CPML吸收边界的并行处理方法，等离子体鞘层TF/SF模型的并行处理方法。用并行程序对等离子体包覆目标的RCS进行了计算，并与串行代码进行了比较。结果表明本文开发的并行程序相对于串行程序可以获得2~3个数量级的加速比。