为了提高声纳系统在强干扰和复杂水声环境下探测远场目标的能力,本文结合自适应波束形成技术以及矩阵滤波技术的最新研究成果,以干扰抑制能力作为评判稳健性的重要标准,围绕具有稳健空域滤波性能的波束形成方法进行了深入探讨,并针对近场干扰下的远场稳健波束形成方法进行了研究。1、针对稳健的自适应波束形成方法中,稳健性与干扰抑制能力之间的矛盾,提出了一种通过二次特征分解构建预处理矩阵、降低接收数据中期望信号成分,从而提高算法稳健性的波束形成方法。首先通过分析稳健自适应波束形成稳健性原理,提出通过削弱训练数据中期望信号成分,提高稳健性的思路:利用接收数据的协方差矩阵的信号子空间、干扰大致方位的方向向量以及特殊的衰减函数,构造具有削弱训练数据中可能存在的期望信号的预处理矩阵;最后结合对角加载方法,获得最终波束形成权值。计算机仿真实验表明,当训练数据中不包含期望信号且不存在任何误差时,该方法与其它对角加载类自适应波束形成方法的性能相似,当存在导向矢量或观测方向等误差时,该方法将具有更强的干扰抑制能力。2、针对矩阵滤波技术中,低维设计与滤波性能之间的矛盾,结合K-L变换提出了一种具有强干扰抑制能力的低维滤波矩阵设计方法。首先理论推导给出了滤波矩阵较大特征值的数量与滤波矩阵通带带宽间的关系,其次利用阻带衰减给出了区分大小特征值的门限,最后通过向大特征值对应的特征向量矩阵投影的方法,获得最终维数小于阵元数目的低维空域滤波矩阵,且该滤波矩阵各列正交,避免了滤波矩阵对白噪声空间不相关性的破坏。计算机仿真实验表明,由该方法获得的低维矩阵滤波器,具有与维数等于阵元数目的滤波矩阵近似的滤波性能;与同阶正交滤波矩阵相比,具有更好的空域滤波性能:与具有相同零陷宽度和深度的自适应滤波矩阵相比,具有更小的通带响应误差。3、针对干扰位于近场区域、目标信号位于远场的情况,研究该环境下的远场波束形成问题。首先通过驻定相位原理,给出了线列阵条件下,球面波与平面波导向矢量的相关性的近似解析表达式,通过对该式的分析,可看出近场干扰对于远场波束形成产生的影响与阵列孔径、干扰位置以及信号波长间的关系;(1)针对标准自适应波束形成技术,结合驻定相位原理推导的结果,给出了近场干扰下远场自适应波束响应的表达式,从该式可分析出近场干扰对远场自适应波束响应产生的影响与阵列孔径、近场干扰位置、信号波长以及远场期望方向间的关系,利用这种关系,根据具体应用背景,进行合理的阵列布放,可以削弱甚至规避近场干扰对远场波束的影响,在此基础上给出了稳健自适应波束形成方法在近场干扰下应用,计算机仿真实验表明稳健自适应波束形成方法可以有效的抑制近场干扰,同时实现远场波束形成,并且近场干扰对远场波束的影响与前面的分析近乎相同;(2)针对近场干扰下的矩阵滤波技术,结合驻定相位原理推导的结果,给出了近场零陷区域对远场波束响应的影响,影响的大小与阵列孔径、近场干扰位置、信号波长以及滤波矩阵设计参数有关,在此基础上给出了低维正交滤波矩阵在近场干扰下的应用,计算机仿真实验表明该方法可以在预设近场区域形成零陷,同时在远场生成符合设计参数的波束响应,并且仿真实验表明近场零陷区域对远场波束的影响与前面的分析近乎相同,可以通过合理的阵列布放和矩阵参数设计削弱这种影响。