多目标跟踪预测技术是当今研究的热点问题之一，这项技术已广泛应用于航海、交通、安全、军事、空间等领域，因此，关于它的理论和应用更是引起了广泛和深入的研究。天基目标监视是利用天基平台对空间目标进行光学观测或其它手段的监测。由远视场星空观测获得的图像，空间目标小，亮度弱，而且无明显的几何特征；观测背景中还存在着大量的恒星，它们的形状大小与观测目标非常接近；另外，微型航天器的姿态或位置也会发生变化，这些都增加了目标检测与轨迹预测的复杂度。所以在远视场观测中，在硬件资源非常有限的情况下，如何高效，可靠地跟踪和探测弱小目标、预测其运动轨迹，是一项复杂的工作。本文首先介绍了多目标跟踪预测的基本理论，包括目标运动模型、目标跟踪预测原理、跟踪预测滤波算法、多运动目标存在的遮挡问题。其次，通过对研究环境的具体分析，设计出一套适合天基目标的跟踪预测方法，主要包括多线程图像处理、多目标捕获和识别、多目标特征点坐标获取、目标预测等方面。同时，本文还将多目标跟踪算法进行了硬件实现。主要利用Xilinx公司的FPGA芯片内部的DSP设计工具AccelDSP进行算法的系统设计。最后，对算法进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。数据来源是美国AGI公司的卫星系统分析软件卫星工具包STK模拟的星空背景多目标运动视频流。通过仿真分析，该算法有精确度高、可靠性高、运算量低、实时性强等特点，符合本文的研究背景，但仍需要进一步的研究与改进。