关于时变多尺度电大区域海面电磁散射计算及海杂波电磁散射特性研究问题一直是雷达探测领域的热点与难点。主要表现在以下两个方面:第一,不同海情海况、雷达波段、入射角及雷达波束参数使得海杂波具有随机性、多变性及复杂性特点。第二,当高分辨雷达以小擦地角照射到电大区域海面上时,根据电磁散射理论,电大区域海面上方将会产生数百万乃至数千万的散射单元,再加上其实时性使得海杂波时间序列的建模非常耗时且效率低下。本论文基于GPU-CPU异构平台,利用CUDA高性能编程技术,建立时变多尺度电大区域海面电磁散射高性能并行计算模型,系统性研究不同海洋环境参数、雷达参数对海杂波电磁散射特性的影响,为复杂海洋环境下雷达系统的研制、雷达遥感及目标探测提供理论支持。论文主要从以下几个方面展开:1.针对不同雷达波段及入射角,基于GPU-CPU异构平台,利用CUDA高性能编程技术结合叠加法建立时变多尺度电大区域海面三维几何精细结构。实现不同雷达照射波参数下时变多尺度电大区域海面高性能并行建模。2.基于斜率调制的复合电磁散射理论,提出电大区域海面局部海面分区模型,解决电大区域多尺度海面电磁散射问题。针对高海情,结合白冠覆盖率建立含泡沫覆盖的时变多尺度电大区域海面三维几何精细结构模型,利用基于斜率调制的复合电磁散射理论及矢量辐射传输理论,建立含白冠覆盖电大区域多尺度海面体-面复合电磁散射模型。最后基于GPU-CPU异构平台结合CUDA建立含白冠覆盖电大区域多尺度海面电磁散射高性能并行计算模型,实现不同雷达参数及海情下电大区域海面电磁散射高性能并行计算与研究。3.当雷达高斯波束照射下不同尺度粗糙面电磁散射,通过波束平面角谱展开、坐标变换及场的矢量叠加理论,结合基尔霍夫近似及小扰动近似,建立高斯波束照射下不同尺度粗糙面电磁散射模型。实现雷达高斯波束照射下不同尺度粗糙面电磁散射计算和分析。与平面波计算结果相比,增加了表示高斯波束的影响的波束因子,与束腰半径,束腰到粗糙面距离,粗糙面参数及入射或散射角有关。4.采用基于面元的复合电磁散射理论,考虑大尺度重力波海浪的调制效应,综合考虑不同雷达参数及入射角下不同尺度海浪对应的散射机制,建立时变多尺度电大区域海杂波时间序列。基于GPU-CPU异构平台,利用CUDA及五种优化策略,建立时变多尺度点区域海杂波高性能并行计算模型。实现高分辨雷达以小擦地角照射下时变多尺度电大区域海杂波时间序列的高性能建模与分析。5.基于以上章节建立的时变多尺度电大区域海面电磁散射模型及海杂波时间序列,系统性研究不同雷达参数及海情海况下时变多尺度电大区域海杂波电磁散射特性,分析海水温度,盐度,海情海况,雷达频率,入射角及方位角等参数对海杂波特性影响。建立时变多尺度电大区域海杂波电磁散射特性评价体系。