基于单星观测的弹道导弹主动段预警是天基光学预警系统发展的必然过程,利用红外传感器的目标到达角测量信息进行射向估计是天基光学预警系统的关键技术之一。本论文在基于弹道切割模型射向估计的基础上提出了基于映射矩阵的改进型射向估计快速算法,利用喷气速度进行约束提出了基于最大后验估计的射向估计算法,仿真结果验证了算法的有效性。本文主要包括以下三个章节:第二章研究、分析了弹道导弹主动段的运动特性。首先介绍了基本坐标系及转换关系;然后对导弹主动段运动进行了受力分析,研究了其运动特性,进行了动力学建模,并根据单平台光学红外传感器的特点,建立了目标测量模型;最后归纳、整理了主动段常识约束条件。本章为第三、四章的研究奠定了基础。第三章对基于映射矩阵的单平台主动段射向估计算法进行了研究。首先介绍了基于弹道切割模型的主动段射向估计算法的基本原理,分析了该算法计算效率低的不足;然后以一个弹道切割平面为基准,研究了其他切割平面与该基准平面间的映射关系,建立了映射矩阵,并提出了基于映射矩阵的主动段射向估计快速算法;最后对该射向估计算法的性能进行了仿真分析。第四章研究了基于喷气速度约束的最大后验射向估计算法。首先建立了包含未知参数的加速度模板模型;然后研究了喷气速度约束条件,提出了基于喷气速度约束的最大后验射向估计算法,并分析了理论估计精度;最后对该射向估计算法的性能进行了仿真分析。