自然界中许多地貌存在分层现象,为了更好的研究常见分层现象的特征,需要研究分层粗糙面中下垫面对后向散射特性的影响。本文主要研究使用基于卷积完全匹配层(CPML)的时域有限差分(FDTD)方法计算多层随机粗糙面的散射特性,从时域角度出发,分析了均匀介质随机粗糙面以及多层随机粗糙面的散射特性,主要研究分为四部分:(1)研究了FDTD方法中的两种吸收边界条件即单轴各向异性完全匹配层(U PML)吸收边界条件和CPML吸收边界条件,并且对这两种吸收边界条件进行了定性比较,分析了CPML吸收边界条件应用于FDTD方法中相较于UPML方法在计算随机粗糙面散射场的优越性,并选定CPML边界作为本次研究的吸收边界条件。详细介绍了FDTD程序的总场边界条件和外推边界条件,验证了使用基于CPML吸收边界条件的FDTD程序正确性。(2)详细推导了时谐场入射时的远场外推公式,在此基础上完成了二维半空间FDTD程序的编写并进行了验证,给出了单层二维随机粗糙面和双层二维随机粗糙面的FDTD计算模型,详细介绍了模型中每一个模块的实现算法。使用FDT D程序对具有不同的系统参数和随机粗糙面参数的粗糙面进行仿真并对结果进行分析。(3)给出了单层三维随机粗糙面的FDTD计算模型,给出了三维半空间FDT D算法的实现方法,并详细介绍了FDTD程序的使用步骤。利用FDTD程序对不同粗糙度参数的随机粗糙面进行数值仿真,并将仿真结果与改进的积分方程模型(AIEM)所得到的结果进行比对验证算法的正确性,在此基础上详细分析了频率,粗糙度参数和介电常数对三维随机粗糙面后向散射系数的影响。(4)将多层随机粗糙面模型引入到FDTD计算空间中。通过FDTD方法计算双层随机粗糙面和三层随机粗糙面的后向散射系数,通过设置不同的下垫面粗糙度参数,分析了下垫面不同粗糙度参数和模型相关参数对多层随机粗糙面的散射系数的影响。