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自适应波束形成技术是指根据接收信号的变化来增强特定达波方向的信号,类似于形成一股“波束”。由于具有高输出信干噪比的优点而被广泛应用于医疗成像、声呐、雷达、天文和通信等领域。在实际应用中自适应波束形成技术测得的信息往往出现失配而造成性能剧烈下降,所以研究具有鲁棒性的自适应波束形成算法一直是学者们研究的热点。鲁棒自适应波束形成算法中亟待解决的是协方差矩阵失配和信号导向矢量失配造成的性能剧烈下降问题,在实际应用中由于存在传播环境的不稳定、达波方向估计偏差、阵列校准偏差、信号波阵面失真、阵列几何模型失真和局部散射等,协方差矩阵失配和信号导向矢量失配是无法避免的,因此鲁棒性的研究也是针对这两类问题。针对提高自适应波束形成的鲁棒性,本文研究内容如下:(1)学习了三类鲁棒自适应波束形成算法:加载矩阵的鲁棒自适应波束形成算法、基于特征空间的鲁棒自适应波束形成算法和基于信号导向矢量不确定集的鲁棒自适应波束形成算法,共11种,并用数学软件仿真实现了其中的6种算法。(2)研究了波束形成算法中的权矢量和鲁棒性强弱的关系,得出算法设计思想:强鲁棒性的自适应波束形成算法的最优权矢量既要靠近估计的信号导向矢量以获得鲁棒性,又不能完全等于估计的信号导向矢量,避免失去自适应性。通过这两项研究,本文提出了两种鲁棒自适应波束算法:(1)本文提出了一种零陷波束图案的鲁棒自适应波束形成算法。该算法利用线性约束来抑制干扰信号,结合模值约束提供鲁棒性,通过数学变换证明了权矢量的范数是一个关于拉格朗日乘子的单调递减函数,并通过仿真实验与三种鲁棒自适应波束形成算法进行对比,说明提出的算法具有较好的性能提升。(2)本文提出了一种负加载的鲁棒自适应波束形成算法。该算法基于传统Capon波束形成,算法的目标是最大化输出功率,并将权矢量约束到信号导向矢量附近以获得强鲁棒性,仿真实验表明所提算法在快拍数变化的场景中和信号导向矢量偏差较大的场景中有良好的性能。