地面运动目标指示(Ground moving target indication，GMTI)雷达系统可以对全球重点区域的地面运动目标进行连续地观测和跟踪,并进一步为后续的定位与成像提供信息,因而在战场监视、侦察与打击、地球观测、交通监管等军用和民用任务中都受到了高度的重视和广泛的应用,成为当代各国竞相发展的雷达系统之一。在目标导向矢量和干扰协方差的先验知识能够被准确获取的理想情况下,机载雷达空时自适应(Space-Time Adaptive Processing，STAP)技术能提供较好的杂波抑制效果与分辨能力,进而实现有效的GMTI。但是在复杂多变的现实环境里,很难利用传统的STAP技术实现较好的稳健效果。在样本数较少、非均匀性环境以及存在各种误差等条件下快速实时地实现GMTI是稳健STAP技术研究的重点,这对于适应变化多端的现代化战争环境,准确并及时地给战场指挥官提供运动目标的信息具有重要的意义。立足于GMTI的实际应用需求,围绕机载雷达STAP技术研究的重点和难点,论文对信号及误差建模、性能分析和稳健的STAP技术等关键问题开展了研究。主要内容如下:第二章介绍了 STAP技术的基本理论。首先,建立了机载雷达STAP系统的空时信号模型,分析了杂波的空时功率谱的特性,指出了杂波在空时维度上是耦合的,因此空时二维联合处理有利于杂波的抑制;然后讨论了几种常用的STAP滤波器设计准则,并指出几种最优准则下的STAP权矢量具有等价性;其次,给出了几种不同的最优权值的求解算法;最后,结合机载雷达的实际工作情况,阐述了非理想情况下影响STAP性能的常见因素和常规STAP技术的局限性,进而为下文奠定了研究的理论基础。第三章研究了基于导向矢量估计的直接数据域STAP(Direct Data Domain STAP，D3-STAP)技术。首先对D3-STAP技术的基本原理进行阐述,结合单样本D3-STAP技术的不足,建立了多样本D3-STAP技术的理论框架;然后分析了影响D3-STAP系统的实际因素,指出了存在误差情况下D3-STAP技术的缺陷;在此基础上,提出了导向矢量估计的D3-STAP技术,即首先估计期望信号真实的导向矢量,再利用估计的导向矢量获得不含期望信号的的训练样本;最后利用仿真实验对基于导向矢量估计的D3-STAP方法的稳健性能进行分析和验证。第四章研究了基于不确定集约束的D3-STAP技术。首先提出了基于模不等式约束的D3-STAP技术,并利用Lagrange乘子法求解最优滤波器权系数,并指出基于模约束的D3-STAP技术本质上是一种特殊的对角加载D3-STAP技术;在此基础上,分别建立了基于最差性能最优约束和基于概率约束的D3-STAP技术理论框架,并给出了模不等式约束的两种物理解释,分析指出这两种稳健D3-STAP技术的杂波抑制性能应优于基于模不等式约束的D3-STAP技术。之后对稳健性能进行分析,并通过仿真实验对提出的几种稳健D3-STAP方法进行验证。第五章研究了基于交替方向乘子法(Alternating direction method of multipliers，ADMM)的稀疏空时滤波器STAP技术。首先,阐述了基于l1正则化约束的STAP技术原理,给出了两种常用的l1正则化约束STAP方法,即基于l1正则化约束的在线序贯下降法和基于l1正则化约束的递归最小二乘方法;其次介绍了 ADMM算法的思想;然后,结合l1-STAP的具体应用推导了ll-ADMM-STAP算法的基本流程,并分析了l1-ADMM-STAP算法的收敛性和计算复杂度;最后,对本章的研究内容进行仿真验证,并研究分析了正则化稀疏参数的设置。仿真实验证明了本文所提算法的有效性,为在复杂的现实环境下机载STAP技术的应用提供了有力的保障。