与均匀阵列相比,稀疏阵列具有更低的阵列互耦和更高的自由度,在相同快拍数下有着更小的数据运算量,近些年来受到雷达、水声及电子战领域的广泛关注。将稀疏阵列搭载在运动平台上,利用被动孔径合成技术构造虚拟合成阵列,是众多改善稀疏阵列结构的方法中相对简单的一种,相比于设计新的稀疏阵列而言更具有研究意义与价值。而目前国内外对稀疏阵列进行优化设计时大多只基于自由度和互耦等结构性参数展开,并没有将信号源DOA和信噪比等非结构性因素考虑在内,这种忽略非结构性参数的设计方法使得所得到的稀疏阵列并不总是拥有最优秀的DOA估计性能。本文从运动稀疏阵列波达方向估计的非结构性准则出发,研究运动稀疏阵列非结构性优化的准则及优化方法。论文主要研究工作有:1.研究了运动稀疏阵列DOA估计数学模型。基于所建立的数学模型,简单概述了运动稀疏阵列DOA估计常用的两套处理机制。讨论了合成阵列互耦与原稀疏阵列互耦的关系,并引入权函数这一概念对互耦进行描述。针对稀疏阵列常应用的欠定信源环境,指明了运动稀疏阵列关于波达方向估计克拉美罗界存在的条件,并给出了对应的DOA估计CRB的封闭表达式。2.研究了基于压缩感知稀疏字典相关性的运动稀疏阵列优化准则及优化方法。提出了全新的描述稀疏字典相关性的目标函数,并设计了一种基于稀疏字典相关性最小化的最小互耦运动稀疏阵列贪婪优化算法。证明了当运动稀疏阵列的合成差分阵列是个满阵时,对应的稀疏字典达到最小相关性,并验证了合成差分阵列无孔这一条件的充分必要性。为了展示不同相关性的稀疏字典对于稀疏恢复质量的影响,通过稀疏DOA恢复实验验证了在低信噪比和低快拍数下使用相关性小的字典可以获得相对更好的恢复性能。3.研究了基于DOA估计克拉美罗界的运动稀疏阵列优化准则及动态预免疫优化方法。介绍并分析了免疫算法及其改进算法的不足之处,提出了观察池机制与动态预免疫两种改进策略。根据所提出的目标函数设计了一种基于DOA估计CRB最小化的运动稀疏阵列动态预免疫优化算法。实验结果表明,该算法在运动稀疏阵列孔径大于22时相比于枚举法有着更低的计算复杂度,且该准则下的最优运动稀疏阵列相比于结构性运动稀疏阵列有着更低的CRB和更稳定的估计性能。考虑到运动稀疏阵列并不总是满足u DOF条件,通过仿真证明了u DOF条件是运动稀疏阵列达到最小CRB的必要条件。