随着无人机加入到现代战争,蜂群无人机作战系统迅速发展。随之而来的是“反蜂群无人机系统”的研制。在实施反无人机作战时,首先要对无人机进行探测跟踪和预警,由于蜂群无人机可能来自四面八方,所以雷达系统天线设计需具备多波束,且满足同时全空域覆盖的能力。而半球形阵列能够完美实现上述功能。因此,本文基于半球形阵列波束形成开展了一系列工作:1、研究了半球形阵列波束形成的基本原理。推导了半球形阵列导向矢量、阵列分布和天线单元方向图的模型,阐述了半球形阵列的两种分布——等角度分布和螺旋分布,并分别假定阵元为有向天线单元和理想天线单元,对其进行波束形成并分析其方向图性能,可以发现,螺旋分布的阵列方向图性能要优于等角度分布的。2、提出了一种半球形阵列稀疏优化方法。针对大型相控阵系统复杂度和成本高的问题,运用改进的遗传算法,并提出定点随机法来保证遗传算法过程中稀疏率不变,稀疏优化上述两种分布的半球形阵列。通过仿真实验可以证明,当稀疏率在0.25~0.4之间时,算法在稀疏阵列的同时,可以优化阵列方向图的3dB波束宽度和最高旁瓣电平中的一项,并保证另外一项基本不恶化,此时稀疏优化阵列的性价比最高。3、提出了一种半球形阵列和差解耦合测角方法。针对和差测角时需要预存储的数据量大的问题,当阵列为面阵时,一般通过重新定义坐标系来解耦合,本文中将上述思路应用到半球形阵列,在理想条件下,重新推导了半球形阵列和差解耦合测角方法的数学模型。然后假定阵元为有向天线单元,阵列分布为螺旋分布,运用工程上取近似的思想,提出一种半球形阵列和差解耦合测角方法。通过分析仿真实验结果可以得出结论,使用本算法后,半球形阵列和差测角预存储的数据量减少了两个数量级,测角误差在0.1?~0.2?。