高速滑翔弹赋予弹道导弹以飞航导弹机动性强、精度高的特点,有望发展成为能够有效应对导弹拦截技术挑战的新一代进攻武器。但同时高速滑翔弹较强的横向机动能力导致其飞行过程中倾侧角变化幅度较大,纵、侧向回路耦合严重,大大增加了制导控制的难度。传统的横、纵向分开的制导策略难以适应这种环境。本文在拼接平衡滑翔轨迹和虚位移的思想基础上对高速滑翔弹的三维再入轨迹优化和制导展开研究。首先,基于通用航空飞行器的参数建立了高速滑翔弹的动力学模型和再入约束条件模型。在此基础之上分析了不同速度和高度条件下平衡滑翔约束并建立了高速滑翔弹的飞行走廊,分析约束条件对再入走廊的影响之后确定需将高速滑翔弹的弹道分为初始下降、平衡滑翔和俯冲下压三段。其次,使用自适应伪谱法对高速滑翔弹初始下降和拼接平衡滑翔轨迹进行了优化。为了实现滑翔弹的较大幅度横向机动,在平衡滑翔段内插入若干拼接点将轨迹分为若干段进行优化。仿真结果表明拼接平衡滑翔轨迹满足各项过程约束,控制量变换平缓,效果较为理想。再次,引入分析力学中的虚位移思想,从当前制导周期内滑翔弹的控制量变化对整条弹道的影响出发设计了虚位移制导律。仿真结果表明虚位移制导在标准和参数存在扰动的情况下都能够达到较高的制导精度,同时加入的横向走廊较好的抑制了控制量的颤振现象。最后,在虚位移制导律的基础上研究了高速滑翔弹的拼接虚位移制导律设计问题,解决了高速滑翔段长时间以较小的弹道倾角滑翔飞行对虚位移制导律造成的困难。仿真分析表明拼接虚位移制导能够达到较高的精度,在参数小幅扰动的情况下也能将制导精度控制在一个较小的值。