天基红外预警系统是弹道导弹防御体系的重要组成部分。利用预警卫星对弹道导弹的状态估计与弹道参数估计的算法研究是导弹预警信息处理的一项关键技术。本文主要利用地球同步轨道的预警卫星敏感器探测的目标视线角测量,对导弹主动段运动状态和弹道参数估计算法进行了研究,并通过仿真验证了方法的有效性和可行性。根据弹道导弹主动段运动的特点,建立了主动段运动重力转弯模型。根据预警卫星与目标的位置关系,建立了观测模型。针对状态方程和观测方程都是非线性方程,观测量只有角度信息,造成可观测性弱、经典的滤波算法如扩展卡尔曼滤波方法不易收敛的问题,利用Unscented卡尔曼滤波UKF算法对主动段进行状态和协方差估计。仿真结果表明UKF滤波能够得到较为满意的估计精度和收敛速度,验证了该方法的有效性和对弹道估计问题的可行性。在此基础上,又分析了观测噪声对估计精度的影响,为更精确地估计弹道提供了依据。由于观测噪声对估计精度和算法收敛速度有较大影响,当观测噪声突然增大时,UKF方法在位置估计时收敛变慢,而且精度变差。针对这个问题,研究了粒子滤波算法,利用UKF和改进的粒子滤波(UPF)组成联合滤波估计算法,可以有效估计具有噪声增大时导弹主动段运动状态。联合算法充分利用了UKF在噪声较小时估计效果较好和UPF对噪声不敏感的特性,使得当观测噪声突然增大后,利用UPF算法仍能使导弹位置和速度误差收敛,达到有效预警的目的。应用主动段的状态估计值估计了导弹发射点参数和关机点参数,根据椭圆弹道理论进行了落点预报,并分析了关机点参数估计误差对落点估计精度的影响。仿真结果表明落点的估计精度主要取决于关机点的速度估计精度。