针对正交匹配跟踪算法在估计精度要求高时计算量较大且无法剔除错误原子的问题，提出了一种基于改进灰狼算法优化的正交匹配跟踪算法。该算法首先在灰狼算法的基础上进行改进，提出了一种基于Sigmoid函数演化而来的非线性收敛因子，并在灰狼算法的位置更新策略中引入动态权重。然后，将改进的灰狼算法应用到压缩感知的波达方向估计领域，利用改进的灰狼算法优化正交匹配跟踪算法的原子匹配过程，以减少正交匹配跟踪算法的计算量和运行时间，同时在正交匹配跟踪算法中引入回溯思想提高算法正确率。最后，通过仿真实验证明本文算法相较原算法具有估计精度高、运行速度快、抗噪能力强等优点。