预警卫星对弹道导弹的跟踪与弹道参数估计算法研究是弹道导弹预警系统的一项关键技术。本文以天基红外系统中的低轨道卫星为观测平台,针对低轨预警卫星对弹道导弹的跟踪及弹道估计算法展开深入研究。其主要研究内容包括:推导了双星定位的几何方法;根据目标和两颗卫星的空间位置关系,设定了三个角度参数来描述双星定位的精确度。通过对卫星合理布局观测到的目标信息量,应用经典的扩展卡尔曼滤波算法,对弹道导弹自由飞行段的弹道参数进行估计。通过Monte Carlo仿真,给出了基于双星定位的扩展卡尔曼滤波算法对目标的弹道参数估计的结果。在仅有一颗预警卫星能够观测到目标的情况下,针对扩展卡尔曼滤波不稳定的问题,对观测方程进行改进,利用光学成像系统的原理,将测量量进行变换,并利用新生成的伪测量量使测量方程线性化,再利用扩展卡尔曼滤波算法对目标的弹道参数进行估计,最后,通过数学仿真来证明利用伪测量量的扩展卡尔曼滤波解决了单颗卫星观测时利用真实测量量的扩展卡尔曼滤波不稳定的问题。研究了两种预报导弹落点的方法。忽略大气阻力,根据椭圆理论,利用自由飞行段所获得的弹道参数信息估计导弹落点;考虑大气阻力,通过滤波手段得到导弹的弹道系数,再利用导弹的动力学模型递推精确估计导弹落点。为了减少计算量、节省内存的使用,建立了近似的大气模型。通过数学仿真证实了两种方法在落点的预报上达到了一定的精度。