散射中心是雷达目标电磁散射特性的重要研究内容之一,近年来受到了极大的关注,因为传统的理想点散射中心模型已不再适用于现代雷达技术的需求,迫切需要提出更精确的复杂目标散射中心模型。雷达高分辨技术的不断发展,雷达回波以及雷达图像所体现的目标物理信息越来越丰富,提取、理解和利用这些信息将对提升雷达探测、跟踪和识别能力非常重要。散射中心是关联雷达回波特征或雷达图像特征与目标物理参数之间联系的有效桥梁,因此散射中心精确获取对于雷达信号处理以及后续的雷达图像理解和目标自动识别应用具有非常重要的价值。实际雷达目标的散射中心具有复杂的属性特征,即散射中心幅度、位置和频率、观测方位,以及极化方式存在复杂的依赖关系。本文旨在研究复杂目标散射中心精确建模的方法,具体而言,就是研究如何对复杂目标的多个散射中心的不同属性特征进行参数化的数学建模。论文主要内容如下:第一,提出了针对流线型目标的滑动型散射中心模型。已有散射中心模型中未包含位置滑动型散射中心的数学模型描述,如流线型目标的曲面反射形成的散射中心,其位置随入射方位变化在光滑表面滑动。本文研究了流线型表面的反射机理,推导得到了滑动型散射中心幅度和位置与目标结构及雷达方位角的关系,提出了滑动型散射中心模型。仿真结果验证了模型的正确性,该模型对任何凸流线型表面结构均具有适用性。第二,提出了基于目标表面电流模型的散射中心建模方法。现有的散射中心建模方法多从雷达图像特性角度出发,例如,直接通过图像处理方法提取散射中心,或者通过散射机理预估散射中心属性描述函数,再通过图像匹配估计获得散射中心模型。复杂目标总场的起伏特性非常复杂,然而其等效电流分布相对平缓,本文基于此特点,提出了对表面电流进行数学建模,然后进一步推导得到散射中心模型的方法。该方法的优势在于不涉及雷达图像处理过程,因此不会受到图像质量和分辨率限制的影响。对比验证发现,该建模方法达到了很高的建模精度,同时对弱散射中心(爬行波形成的散射中心)建模也非常有效。第三,提出了电大深腔目标的散射中心模型。现有的散射中心模型主要针对凸表面目标,对于深腔目标内多次反射形成的散射中心还未见相关文献。研究发现射线理论虽然在散射幅度计算上存在较大误差,但可以精确找出散射中心的等效位置。本文通过射线追踪研究了腔体内部的多次反射路径,并得到了雷达入射角与几何参数、反射次数、传播路径的约束关系,推导得到了散射中心的等效位置解析描述。仿真结果验证了模型的正确性,此外,结果还证实腔体内多次反射所形成的散射中心的散射幅度远大于边缘绕射和尖顶绕射,是带有深腔结构雷达目标的重要散射源之一。第四,提出了分段自适应随机欠采样的散射中心参数估计方法。散射中心模型的待定参数的估计过程,需要目标在连续扫描角度下的散射场数据(单色波的时频像)、甚至宽带连续扫描角度下的散射场数据(二维图像)。对于电大尺寸目标而言,宽角度连续扫描的散射场计算量很大,造成计算时间过长,难以满足实际需求。基于散射中心的方位敏感性研究,本文提出了利用压缩采样理论对散射场数据量进行缩减的方法。基于散射中心的方位特性,选择合适的方位角度范围,按照随机欠采样确定需计算的方位角度下的散射场数据。为了消除随机欠采样引入的噪声,再将整个扫描范围内的散射波进行时频变换、滤波处理、图像变换等一系列信号图像处理,实现目标的散射中心参数的提取。仿真结果表明,数据缩减率可以达到临界采样条件的30%以下,有效缓解了计算复杂度过大问题。为了保证本文所有的研究结果的准确性,本文在仿真验证中所采用目标回波数据,全部由全波数值方法计算得到。具体计算方法为混合有限元、边界元、多层快速多极子算法(FE-BI-MLFMA),该方法的计算精度已经由解析解和测角结果验证。