多输入多输出(MIMO)雷达是当前雷达领域的研究热点,相较于传统的相控阵雷达,它拥有更大的虚拟孔径和更好的参数估计精度。波束形成技术是阵列信号处理中的重要研究方向之一,由于MIMO雷达系统的收发端采用阵列天线排布,波束形成技术已成为MIMO雷达的一个重要研究内容。在传统的MIMO雷达波束形成算法中,阵列大多采用均匀线阵(ULA)配置,然而,均匀线阵所产生的虚拟阵元数目有限,近年来新兴的非均匀线阵(NLA)在实际应用中有着更加重要的意义。NLA可以产生更多的虚拟阵元,形成更大的虚拟孔径,在相同数目的物理阵元数时,NLA能够提供更高的波束分辨力以及更多的目标识别数目。NLA的种类有很多,本文重点研究互质阵列与嵌套阵列。本文将NLA引入MIMO雷达的阵型配置之中,建立了相应的信号模型,并在此基础上对NLA下的MIMO雷达稳健波束形成算法展开了深入研究。本文的创新性研究工作如下:首先,在分析了阵列信号处理中已有的稳健Capon波束形成算法基础上,在阵元配置时引入NLA,实现了两种具有多干扰抑制能力的高分辨波束形成算法----互质阵列稳健波束形成算法和嵌套阵列稳健波束形成算法。仿真实验表明,相较于传统ULA,这两种方法可以抑制更多的干扰,大幅提升波束分辨力。然后,对基于NLA的单基地MIMO雷达稳健波束形成方法展开研究。首先将互质阵列引入传统信号模型中,提出了一种收发互质的改进型单基地MIMO雷达稳健波束形成算法。进而,将嵌套阵列引入传统信号模型中,提出了一种收发嵌套的单基地MIMO雷达稳健波束形成算法。仿真实验表明,相较于已有算法,本文所提的算法不仅可以改善角度误差的影响,而且可以大幅提升干扰抑制数目以及波束分辨力。最后,对基于NLA的双基地MIMO雷达稳健波束形成方法展开研究。分别将互质阵列和嵌套阵列引入到MIMO雷达收发阵列中,建立了相应的信号模型,并分别提出了基于互质阵列的和基于嵌套阵列的双基地MIMO雷达稳健高分辨的波束形成算法。仿真实验表明,本文所提的两种高性能算法不仅可以修正角度误差,达到稳健的目的,还可以大大增加波束分辨力以及干扰抑制数目,比传统算法性能更优越。