目前,随着雷达工作频段的日益增高以及宽带雷达的广泛应用,近场散射研究已不仅仅局限于实验测量方面。在实际应用中,尤其是雷达导引头制导、引信回波分析等方面都需要对目标与环境的时域近场散射特性进行深入的研究。本文针对电大尺寸目标与环境的时域近场电磁散射问题,基于时域电磁散射理论,对近场波束照射条件下的时域弹跳射线方法进行了深入的研究,并在此基础上开展了基于时域散射回波的雷达成像方法的研究。本文的主要研究内容如下:1、从时域Maxwell方程出发,推导了时域电磁场面积分方程,并结合物理光学近似,给出了时域物理光学（TDPO）面积分表达式;结合系统响应分析方法,给出了脉冲激励下时域平面波的表达式;引入面元局部格林函数近似方法,提出了一种平面波入射下的TDPO快速近场计算公式,该闭合表达式具有和Gordon公式同样简洁的解析形式,适用于任意多边形平板的近场散射计算,并且与时域脉冲宽度无关,实现了TDPO散射近场的快速计算。2、基于天线方向图推导了天线的时域辐射场表达式,将TDPO面积分的入射波源扩展到天线波束入射,给出了两种TDPO近场面积分的加速方法:时域近场线积分技术和基于局部远场近似的面元法。针对线积分技术提出了一种适用于计算理想偶极子源照射导体目标时的后向瞬态散射近场的TDPO线积分表达式,用严格解析的推导步骤将面积分退化成线积分,从而将积分的计算时间从随电尺寸的平方变化加速到线性变化;针对面元法引入了面元局部远场近似方法,同时对天线的辐射场进行了远场近似处理,提出了一种适用于求解天线波束入射下导体目标瞬态散射近场的TDPO闭合表达式,该闭合表达式理论上可以计算天线波束入射下任意位置处的散射场。3、为了弥补时域物理光学方法的缺陷,提高近场回波仿真精度,开发了基于射线追踪理论的时域弹跳射线方法（TDSBR）。考虑到实际近场计算中的天线照射情况,提出了一种基于等效镜像源的射线追踪技术,将射线路径上的每一个面元的入射场都等效为镜像源天线的辐射场,避免了传统TDSBR算法中复杂的时间延迟问题,同时可以很容易地采用TDPO闭合表达式来计算面元的散射场。另外引入了前后向追踪技术来判断被照射到的三角面元的邻边三角形是否被照亮,同时采用了kd树技术来提高射线追踪效率,实现了天线源激励下的TDSBR近场散射快速计算。4、基于射线追踪模型给出了一种计算目标与海面复合散射的TDSBR方法。针对介质海面推导了计算介质目标瞬态散射场的TDPO闭合表达式,利用第四章所提出的射线追踪技术对目标与海面所组成的复合场景进行射线追踪,将海面与目标之间的多次散射场看做耦合场,针对不同的材质类型（导体或介质）采用对应的TDPO方法计算瞬态散射场并进行矢量相加获得总散射场。5、提出了一种利用时域散射回波生成ISAR图像的方法,采用TDSBR算法生成原始回波数据矩阵,通过对回波数据进行解调、脉冲压缩和方位向逆傅里叶变换,得到小带宽小角度下的ISAR图像。针对线性调频脉冲较长的时间周期导致仿真时间过长的问题,对匹配滤波器进行了改进以适用于调制高斯脉冲,改进后的方法在保证图像质量的同时可以大大提高计算效率。