近些年来，以美国的X51等型号为代表的高超声速飞行器在全世界范围内受到关注。这种飞行器区别于其他种类的飞行器，如果用于武器的投放，那么它将实现全球一小时内任意打击的功能。对于一般的飞行器而言，在设计时就需要考虑进行模态分析以及各截面的强度、稳定性等设计。通常，可以对飞行器建立仿真模型进行模态分析，然而这种通过仿真手段进行的模态分析存在着一系列的问题。与此同时，运行中的飞行器是一个复杂的时变系统，利用仿真的手段对其进行分析亦存在不便和困难，利用实际的响应数据进行模态参数辨识仍然是非常必要的。普通的非时变模态参数辨识方法在工程中已获得大量应用，甚至有利用频域方法如PolyMax方法进行自动模态参数辨识的相关软件。然而无论是国内还是国外，对时变模态参数辨识的研究远不及非时变的辨识工作深入，仍有大量问题需要进行更深层次的探讨。本文介绍了两种基于子空间跟踪进行时变模态参数辨识的方法，此两种方法均可以看作一种结合了幂迭代算法的优化问题的求解过程，不同的是，新引入的快速自然幂迭代方法能够很好地保证所跟踪的子空间的列向量是正交的。这种特性也在识别结果中体现出来，采用自然幂迭代方法识别出的结果受噪声干扰较小，且对高阶模态频率的识别更准确。同时结合大量仿真算例，给出了识别过程中参数的设置经验。本文还引入了一种基于加速度响应以及模态信息进行内力识别的算法，采用一个自由梁模型对方法进行了验证。在应用于飞行数据时，采取了一些信号处理领域的手段，通过低通滤波对飞行数据进行预处理，然后经由小波分解与重构，剔除了趋势项，使飞行数据能够适用于本方法，最终获得了良好的识别结果。