本论文就基尔霍夫近似算法，并行矩量法及混合算法在随机粗糙面及目标的电磁散射中的应用展开了系统的理论研究，利用基尔霍夫近似算法研究了一维、二维粗糙面的电磁散射特性，应用并行矩量法研究了三维目标的电磁散射特性，采用并行矩量法与物理光学混合法研究了粗糙海面与目标的复合电磁散射特性。主要工作如下：1.概述了随机粗糙面的一些基本参数定义，随机粗糙面的生成原理，并基于Monte Carlo方法模拟了几种典型谱分布的一维及二维粗糙面，分析了相关参数对粗糙面轮廓的影响，讨论了粗糙面长度的截取原则。2.介绍了并行编程模式，MPI技术规范。根据矩阵划分理论和进程负载均衡原则，给出了共轭梯度法的并行方案并针对MPI平台进行了优化，实现了并行矩量法与物理光学混合法。3.将基尔霍夫近似算法应用到色散粗糙面电磁散射相关问题研究中，采用锥形波入射以避免采样区域的有限性导致的人为截断效应。研究了一维高斯粗糙面的均方根高度、相关长度对双站、后向散射系数的影响，研究了二维海面上的风速、风域对双站散射系数的影响，讨论了一维色散高斯粗糙面、二维色散海面后向散射系数随频率的变化，分析了高频散射的物理机理。4.利用并行矩量法计算了金属球体、导弹及圆锥的雷达散射截面，并与MLFMM计算结果做了对比。利用并行矩量法与物理光学的混合算法研究了二维海面与其上方球体目标的复合电磁散射特性，详细讨论了海面风速、风域、球体半径及球心位置对双站复合雷达散射截面的影响。