自适应波束形成技术是使得期望信号无失真通过,同时能够有效抑制干扰信号的阵列信号处理领域的分支,已经广泛应用于雷达、声学、医学及无线通信等领域。几十年的发展使得自适应波束形成技术的理论研究日趋成熟,但在实际工程应用中,由于各种误差的存在使得自适应波束形成技术的性能下降,甚至出现信号相消,因此稳健的自适应波束形成技术成为学者研究热点之一,本文有关稳健自适应波束形成技术的研究工作主要有:(1)首先建立了阵列接收信号的数学模型,给出了统计最优波束形成的寻优准则,讨论了自适应波束形成技术在误差的影响下出现信号相消的原因,为避免信号相消、提高算法稳健性提供了理论上的支撑。然后对经典的稳健性技术进行了原理分析,研究了其稳健性机理,比较了各算法的适用环境及优缺点,最后的仿真结果表明各算法对于期望信号导向矢量失配的稳健性。(2)在实际工程应用中,训练数据中常常包含期望信号,从信号相消的角度出发,干扰噪声协方差矩阵估计是避免信号相消的有效途径。因此本文提出了一种新的简单实用的协方差矩阵估计方法,在高斯白噪声环境中,利用接收信号协方差矩阵小特征值的均值作为噪声功率,根据干扰信号导向矢量获取其功率谱,进而实现干扰噪声协方差矩阵估计。根据子空间理论,结合上述干扰噪声协方差矩阵估计方法,提出了一种基于干扰噪声矩阵估计的稳健波束形成方法,它是将期望信号导向矢量向噪声子空间投影,取其最优值可以获得更为精确的导向矢量,仿真结果表明该算法能够指向正确的期望信号方向,因此具有较高的输出信干噪比。(3)在相干干扰环境下,接收信号协方差矩阵将会发生秩损,常规的自适应波束形成技术的性能将会严重下降。为恢复协方差矩阵的秩,介绍了经典的空间平滑技术,分析了其去相关的机理,并从理论与仿真两方面研究验证了其部分去相关的能力。针对该相干环境,提出了一种新的稳健波束形成算法,该方法采用了一种能够完全去相关的迭代Toeplitz方法,即在不改变接收信号协方差矩阵特征结构的前提下,恢复协方差矩阵的Toeplitz性质,从而达到完全解相干的效果。由于快拍数据的有限性及完全去相干后的协方差矩阵存在一定的误差,因此稳健性技术则是将协方差矩阵误差及期望信号导向矢量误差分别约束于一正常数,然后求取该约束下使得阵列输出功率最小的权矢量。Matlab仿真结果表明该算法能够有效抑制相干干扰,在导向矢量失配时具有很好的稳健性,具有比常规空间平滑稳健性算法更高的输出信干噪比。