基于干扰噪声协方差矩阵重构的稳健波束形成作为近几年被提出的一种新型波束形成方法,具有稳健性好和收敛速度快等优点,因此,成为最近波束形成算法研究的热点。虽然许多基于干扰噪声协方差矩阵重构的稳健波束形成算法已经被提出,但它们在导向矢量失配条件下与最优性能相比仍然有一定的差距。为了进一步提升波束形成的性能,本论文提出了两种新的方法:第一种是针对均匀线阵系统提出了一种基于干扰噪声协方差矩阵自动估计的稳健波束形成算法;第二种针对嵌套阵列系统提出了一种改进的稳健嵌套阵列波束形成算法。最后通过仿真验证了这两种算法都能够提升波束形成的性能。主要的研究内容如下:1.介绍了均匀线阵和嵌套阵列信号的数学模型;理论推导和仿真分析了经典的最小方差无失真响应(MVDR)波束形成算法,得到MVDR波束形成算法不具有稳健性的结论,并分析了系统误差对波束形成性能的影响;理论推导和仿真分析了几种经典的稳健波束形成算法,确定了基于干扰噪声协方差矩阵重构的波束形成是提升导向矢量失配条件下波束形成性能的理想方法。2.在均匀线阵系统下提出了一种基于干扰噪声协方差矩阵自动估计的稳健波束形成算法。分析了改善干扰噪声协方差矩阵重构精度的方法,发现在低快拍数和导向矢量存在变动的误差情况下现存的基于干扰噪声协方差矩阵重构的波束形成算法性能就会下降。针对这个问题,提出的算法首先利用基于不确定集约束的Capon算法修正了导向矢量,并给出了约束参数的自动选择准则。然后将这个修正值用于重构新的干扰噪声协方差矩阵,并基于重构的干扰噪声协方差矩阵来估计期望信号导向矢量。最后结合传统的波束形成算法实现新的波束形成。该算法的优点是利用较少的先验信息下自动地选择约束参数以及重构出新的干扰噪声协方差矩阵,通过仿真分析验证了提出的波束形成算法能够有效地提高波束形成的稳健性。3.提出了一种改进的嵌套阵列波束形成算法。分析了嵌套阵列波束形成的方法,并指明了空间平滑矩阵中包含期望信号是造成嵌套阵列波束形成对导向矢量失配敏感的主要原因。针对这个原因,提出的算法首先利用向量化的相干矩阵构建干扰子空间,通过将向量化的空间平滑矩阵在干扰子空间上投影来重构出干扰噪声协方差矩阵。然后基于重构的协方差矩阵建立关于期望信号导向矢量的优化方程组,用来估计期望信号导向矢量。最后结合传统的波束形成算法实现新的波束形成。提出的算法的优点是充分利用了嵌套阵列提供的空间自由度来提升干扰噪声协方差矩阵的重构精度,通过仿真分析验证了提出的算法不但能够处理更多的信号,而且能够获得更好的稳健性。