对运行于自由段弹道导弹的实时定轨以及预警信息的产生是很有现实意义的课题。这种导弹相对于人造地球卫星而言，两者力学模型相近，主要区别在于弹道导弹的运行时间跨度不长、轨道偏心率较大、对预警实时性的要求高。本文使用仿真程序产生的地面雷达对处于自由段的弹道导弹的观测数据，来研究我们最为关注的两个问题:一是如何通过少量的观测数据来尽快确定被观测目标的轨道参数;二是获得了目标的轨道参数之后如何能够尽快识别被观测目标是弹道导弹还是其它目标，并产生相关的预警信息。对于问题一，我们可以采用卡尔曼滤波来对快速确定其轨道参数。目前使用该算法对卫星进行定轨的研究已经很成熟，本文针对导弹的特点，在应用于卫星的滤波算法的基础上进行了改进，使其能够实现对弹道导弹的实时定轨。对于问题二，目前主要通过其物理特征来进行星弹识别，这样的途径虽不失为星弹识别的有效手段，但由于处理过程较为复杂，往往难以满足弹道导弹预警的高时效性和高可靠性要求，本文通过其轨道参数，通过少量计算来实现星弹识别以及预警信息的生成。仿真计算表明，本文的提出的定轨与预警方法能够满足导弹预警问题的实时性、稳健性、可靠性的要求，对我国弹道导弹预警系统的研制有很好的推动作用。