目标电磁散射研究在军用和民用方面都有重要意义。雷达散射截面是目标对电磁波散射能力的直接体现,是衡量目标电磁散射特性的关键物理量,其获取方式主要有实际测量和理论仿真。由于实际测量需要大量的人力物力,同时还要考虑人为因素、系统误差等对测量结果的影响,研究者更多的用电磁仿真结果替代测量结果,从而节约电磁实验成本、缩短产品设计周期。本文将高频方法和数值方法用于解决目标电磁散射仿真问题,深入研究了基于NURBS建模的物理光学方法及绕射理论方法和基于插值曲面建模的高阶矩量法及其快速算法,并提出了一系列的优化方法以提高电磁仿真效率。论文的主要工作包括:针对传统NURBS建模方法的数值不稳定问题,本文基于参数区域分解技术和B样条基局部支撑性质提出了一种新的NURBS曲面建模方法,该方法不仅消除了递推形式的B样条基函数,简化了目标几何参数的计算过程,而且彻底解决了传统NURBS建模方法由于数值不稳定而不能直接用于电磁计算的问题。基于双二次B样条插值方法提出了一种新的插值曲面建模方法,简化了插值曲面方法的计算过程,使得建模方法能够更好的与电磁仿真算法相结合,提高了电磁仿真建模效率。利用B样条插值方法实现了NURBS曲面建模方法和插值曲面建模方法的统一。针对物理光学方法的计算时间随着入射波频率迅速增加的问题,本文基于B样条曲面建模方法提出了一种驻相点快速计算方法,同时利用驻定相位法实现了物理光学方法计算时间的频率无关特性,可以快速计算任意高频波段的物理光学积分。针对传统分层积分方法不能考虑面元遮挡的问题,基于积分区域分解技术和关键点遮挡技术提出了一种快速遮挡判断算法,数值结果表明该算法不仅可以取得良好的遮挡判断效果,而且遮挡判断时间与入射波频率无关。基于NURBS建模方法利用物理绕射理论和驻定相位法(PTD-SPM)分析了简单电大目标的太赫兹散射特性,由于PTD-SPM算法的仿真时间与入射波频率无关,它可以快速实现任意电尺寸简单目标的电磁散射仿真,为电大目标雷达散射截面预估提供了一种有效手段。本文基于NURBS建模方法提出了一种用于UTD反射射线和绕射射线寻迹的数值算法,能够将二维反射射线寻迹问题退化为一维非线性方程求解问题,同时将一维绕射射线寻迹问题简化为简析计算问题,极大的提高了射线寻迹的效率,且射线寻迹的计算时间独立于入射波频率。针对阻抗元素积分的奇异性问题,利用Duffy变换提出了一种计算奇异积分的快速方法,该方法不仅能准确计算奇异积分,而且具有与非奇异积分相同的计算复杂度。基于格林函数远区近似方法,将四重的远区阻抗元素积分简化为二重积分的计算,在保证计算精度的同时,提高了阻抗矩阵的填充效率。针对传统Krylov子空间迭代方法难以收敛的问题,利用近区预条件技术降低了矩阵方程的条件数,并通过稀疏矩阵LU分解法加速GMRES的迭代过程,极大程度地提高了迭代收敛效率。本文基于多层远区近似(MLFRA)算法,提出了一种计算矩阵向量乘积的快速方法。MLFRA算法采用逐层聚合、转移、配置的方式计算远区组网格的矩阵向量乘积,而近区组网格的矩阵矢量乘积转移到最后一层网格并采用传统方法计算。MLFRA算法在保证计算精度的同时,可以将迭代求解效率提高百分之四十左右。尽管逐层转移的方式能够最大程度的发挥MLFRA算法的优势,但是MLFRA的远区组条件比FMM更严格,使得MLFRA方法的近区组比例大于传统FMM,可以利用FMM进一步加速MLFRA中近区组的矩阵向量乘积。数值结果表明FMM对MLFRA的加速效率低于MLFRA对HOMoM的加速效率,但仍然可以提高迭代方法的求解效率。