复杂海背景与目标的复合电磁散射的理论建模一直是电磁场与微波技术领域中的难点和研究重点之一。当目标和粗糙面共同存在于电磁波的作用范围内时,不仅需要考虑来自粗糙面和目标的散射,还要考虑它们之间的相互耦合作用。然而,粗糙表面的随机性、目标复杂的精细结构以及它们的电大尺寸性,使得它们之间的耦合散射机理变得更为复杂。此外,粗糙面与目标的复合散射更多地关注粗糙面上目标的特征电磁信息,以便于有效地对目标进行探测和识别,而粗糙面形成的随机回波,恰恰成为了必须剔除的干扰杂波。鉴于环境与目标复合散射的重要意义和应用前景,本论文系统地研究了海面及其与电大舰船目标的复合电磁散射的建模方法问题,主要工作和研究成果如下:传统的海面散射模型主要以海面为研究对象,给出其总回波的雷达散射系数,这些模型往往无法给出海面单元散射场的空间信息,因而很难应用于海上目标复合散射建模中。针对海上电大尺寸舰船目标复合散射的应用需求,本论文基于散射贡献面元化和简化毛细波表示的思想,建立了优化的海面面元散射场模型(RFSFM)。该模型首先根据海面面元对应的局部入射角将散射区域划分为镜向散射区和漫散射区,然后采用毛细波修正面元散射模型(CWMFSM)计算处在漫散射区面元的散射场,采用基尔霍夫近似方法计算处在镜像散射区面元的散射场,这样就消除了毛细波修正面元散射模型对截断波数的依赖性,从而更加适合计算海面的散射贡献。从海水的介电常数模型出发,推导了海水介电常数的缩比条件,虽然理论上能够得到一组温度和盐度,使得缩比模型与原型海水的介电常数在各自入射频率下相等,但是这样一组温度和盐度在实验室基本上是达不到的。为此,本论文分析了在实验室内用淡水替代海水进行缩比测量的可行性和所引入的误差,通过比较缩比模型和原型之间的单双站散射系数、散射场幅度的空间分布、杂波序列和多普勒谱,验证了所推导的海面几何缩比条件和在实验室内用淡水替代海水的可行性。基于所建立的优化的面元散射场模型,统计了不同参数条件下海杂波幅度的概率密度函数(PDF)分布特性,以及研究了其时空相关特性。对于目标与海面的复合散射,给出了面元对入射波及一次反射波可见度的判断方法,并建立了适合于电大尺寸目标以及目标与海面耦合散射计算的GO-PO方法,GO-PO方法在处理目标与海面耦合作用时,可以根据大尺度海面上面元的空间位置,判断面元之间的相互遮挡作用,从而更加合理的计算面元的二次散射贡献。基于RFSFM和GO-PO方法,分析了不同条件下舰船目标与海面的复合双站雷达散射特性和复合Bis-SAR成像。对于海面上真实舰船目标,由于海面与舰船之间的水动力作用,舰船会在海面发生平移和旋转运动,即六自由度运动。舰船的六自由度运动使得舰船在海面上的运动姿态不断变化,目标以及目标与海面之间的耦合散射特性也因目标姿态的改变随时间发生变化。因此,本论文利用3ds Max软件给出了船体各参数的确定方法,根据PDSTRIP方法建立了二维海面上船舶六自由度运动模型,模拟了不同条件下舰船的六自由度运动随时间的变化特性,并进一步分析了时变海面与运动舰船复合散射回波的时变特征。