自适应波束形成技术也称为空域滤波,与自适应方向图综合技术都是阵列信号处理领域的重要分支,并且已经广泛应用于雷达、声呐、地震学及无线电通信等领域。自适应波束形成技术主要是在保留期望信号的同时抑制干扰信号和噪声,而自适应方向图综合算法主要是保持主瓣不畸变,降低旁瓣水平以及控制干扰零陷在实际的实时系统中,由于误差的不可避免和无法确定,使得传统的自适应波束形成算法的输出性能急剧下降出现信号相消的现象,所以稳健自适应波束形成算法受到越来越多学者的注意,本文的研究工作主要有:首先给出了阵列天线接收信号的统计数学模型,介绍了波束形成的几种等价的寻优准则,探讨了自适应波束形成算法和自适应方向图综合技术的相关参数设置。简单介绍了凸优化的基本理论知识和在实际系统中应用凸优化的优势并给出了一些常用的和本文会用到的凸优化模型,对几种里程碑式的稳健性自适应波束形成算法进行了简单的理论推导和实验分析。在实际的实时系统中,误差的存在不可避免以及接收数据中一般会含有期望信号,真实的干扰加噪声协方差矩阵很难获得。所以本文提出一种基于导向矢量估计与重构干扰加噪声协方差矩阵的稳健自适应波束形成算法,首先根据子空间理论获得信号子空间,然后根据导向矢量协方差矩阵获得包含导向矢量的列正交矩阵,利用真实的导向矢量位于这两个空间的交集中,从而获得期望信号导向矢量的估计;然后利用估计的期望信号导向矢量与接收数据的特征矢量的做相关性判断,相关性最大的为期望信号对应的特征矢量,同时其所对应的特征值与为期望信号的功率,并令其为噪声功率的平均值,从而获得干扰加噪声协方差矩阵。但是由于分散效应的影响,一个信号往往对应着一个主要的特征值和其他几个次要的特征值,这种现象当干扰信号的功率与期望信号的功率接近时就会非常明显。我们根据相关性还可求出导向矢量,并利用积分重构协方差矩阵取得非常好的性能但是计算量较大。传统的数据独立方向图综合设计算法虽然有闭式解,但是因为性能较差不能满足日益增长的性能需求,所以自适应方向图综合算法迫在眉睫。首先主要介绍了基于罚函数和二次锥规划的自适应方向图综合设计算法。这两种算法各有优缺点,本文根据实际系统的需求提出一种基于二次锥规划的最优旁瓣水平的自适应方向图综合算法,不仅能够获得最低的旁瓣水平还能确保算法的有解性,这需要凸优化软件的帮助求解,但是现在的凸优化软件完全满足实时系统。