稳健自适应波束形成算法在阵列信号处理的实际工程应用中十分重要,由于水声环境的复杂性,在各种条件失配情况下如何良好保持算法的稳健性始终是研究的重点。论文结合实际应用条件,以提高自适应波束形成算法的稳健性为目的进行研究。主要研究内容如下:1.针对自适应算法的数学模型,对影响算法稳健性的因素进行数学理论分析。结合数学分析,从数学角度给出对角加载算法能提高自适应波束形成算法稳健性的原因并给出几种常见对角加载类算法的数学解释,加以性能分析。2.研究一种对先验信息具有较低依赖的基于最小二乘的稳健自适应波束形成算法并证明该算法属于对角加载类算法,为其具有稳健性的原因做出解释。从该算法的数学结构提出入手,给出算法的求解目标函数和两种有效的求解方法,高效内点法和一维搜索方法。其中,两种求解方法的计算结果完全一致,一维搜索方法可以有效降低算法的计算量。采用仿真实验和水池实验验证了该算法的实际性能。3.结合矢量水听器的特点对矢量阵的应用环境做出分析,结合矢量阵的特点给出基于最小二乘的稳健自适应波束形成算法在矢量阵中的推广应用,对该算法在矢量阵中的数学模型和求解方法加以研究。仿真实验验证了该算法相对于其它常见的矢量阵稳健算法具有性能优势。