本文以空间飞行器的自主交会对接为背景，在交会对接的最终逼近阶段采用雷达作为相对测量设备来实现两个空间飞行器间相对运动状态的实时估计。 本文首先阐述了卡尔曼滤波的基本理论，用直观法推导了随机线性离散系统的卡尔曼滤波基本方程，并对非线性卡尔曼滤波的发展进行了研究。在此基础上，讨论了设计卡尔曼滤波器时应注意的问题及滤波性能的评判方法，并着重分析了滤波估计参数的选取对滤波性能的影响，为基于卡尔曼滤波方法对空间飞行器进行状态估计提供了一定的理论指导。 本文针对空间飞行器基于卡尔曼滤波进行了状态估计。 最后本文通过模拟物理系统，对基于卡尔曼滤波的空间飞行器轨道交会中的状态估计进行了仿真分析，从而该方法的有效性。同时通过仿真分析了滤波初始估计参数和采样间隔对状态估计的影响。