天基光学监视平台具有“站得高,看得远,被动测量”等独特优势,是实现对弹道导弹目标进行监视预警的重要手段。但受传感器资源的限制,单星观测是一种常见的情况。在单星测量下,只能获得目标的到达角信息,没有距离信息,可观测性差,需要结合先验信息才能进行弹道参数估计,有学者提出了利用弹道模板来进行弹道参数估计的方法。然而,目前国内外对弹道模板构建与匹配的研究还很少,而模板库的构建与匹配技术是开展基于弹道模板弹道参数估计的基础。为此,本文从弹道参数估计的全流程出发,对涉及的弹道模板构建、弹道模板匹配以及基于模板的弹道参数估计三个核心问题进行了研究。论文内容主要包含以下三个方面:第二章主要研究了弹道模板特征的提取方法。首先研究了两类典型特征的提取方法。提出了一种基于正交曲线拟合的推力加速度提取方法,并进行了误差分析。其次利用主动段模型和级间分离时模型不一样,对测量数据进行交互多模滤波来提取导弹级数特征,分析了在不同的测量误差以及不同的级间分离间隔的情况下的导弹级数提取性能。第三章主要研究了弹道模板的匹配方法。本文将弹道特征分为两类,一类为曲线特征(加速度特征、轮廓特征),另一类是点特征(级数特征)。针对曲线特征,首先提出了一种基于不确定性分析的模糊支持度改进算法,在此基础上结合定向图融合算法,提出了一种基于模糊测度融合的模板匹配方法。针对点特征,利用不确定性推理进行特征匹配。最终利用层次分析法进行两类特征的决策层融合,得到最终的匹配结果。第四章主要研究基于弹道模板的弹道参数估计方法。研究了在单星测量情况下的基于推力加速度模板的弹道参数估计算法。利用极大似然估计方法对测量数据进行处理,分析了模板参数对弹道参数估计性能的影响。