粗糙物体散射特性的研究在国防、航天和航空激光雷达目标探测领域具有重要的学术价值。本文从粗糙物体激光散射理论出发,数值计算了粗糙物体激光散射的二阶、四阶统计特性。利用激光波束散射的基本理论,建立了粗糙表面多波束散射的理论模型。依据粗糙目标合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Lidar:SAL)的基础理论,给出了多发多收合成孔径激光雷达的工作模式。采用距离多普勒成像算法,获得了简单粗糙目标成像仿真。论文的主要内容包括:1.根据粗糙面Beckmann理论和高斯矩定理,推导了二维粗糙面两类双频互相关函数的解析表达式,计算了散射场四阶矩。重点分析了入射、观察条件及粗糙面特征参数对双频互相关函数和四阶矩函数的影响。基于物理光学近似,以粗糙球体和锥体目标为例,在平面波激光入射下,数值计算了粗糙体目标非相干分量比随物体的物理尺寸及目标材料的变化。2.采用Kirchhoff近似,建立粗糙表面双、多波束散射模型,讨论表面多波束散射特性,主要以三波束为例。推导了双、多波束散射强度归一化相关系数的表达式,分析了三波束相干散射强度比值的影响因素,数值计算了漫射强度及散射强度相关系数随角度差、相关长度及粗糙度的变化情况,为后期讨论三维粗糙目标散斑问题的研究提供理论依据。3.利用脉冲响应特性得到合成孔径激光雷达系统的二维脉冲响应函数,对线性调频信号进行仿真。简要介绍了正侧视条带模式SAL的基础原理,建立了多发多收SAL的系统模型,并验证了多发多收SAL系统的可行性。最后利用距离多普勒算法对回波原始信号进行处理,得到条带模式SAL目标成像的方位向相位图和二维、三维成像仿真。数值结果表明:波长差、粗糙度对粗糙面散射场四阶矩有显著的影响,且镜反射方向上的峰值高度与散射角变化成反比。球体目标的半径、相关长度及粗糙度对非相干分量比影响较大。可以发现随着粗糙度的不同,圆锥体目标对应曲线非相干分量比的峰值位置也不同,但均位于镜反射方向上。镀金包覆薄膜材料比抛光铝材料的非相干分量比小,且圆锥体半径变化与非相干分量比成正比。在粗糙表面三波束散射中,分别讨论了入射角、方位角相等及不等时波束所对应的情况。随着粗糙度和相关长度等因素的变化与漫射强度均成反比,且双波束散射强度相关系数并未受到干扰强度影响而出现后向散射效应。多发多收SAL工作模式以三发三收SAL模式为例,利用方位向上三发三收的回波数据获得大带宽无模糊数据成像,从而消除了多普勒模糊。通过对比点目标和矩形目标的方位向相位仿真结果,可以发现点目标的方位向相位图曲线比矩形目标的光滑。