弹道导弹作为现代战争中最具威胁力的杀伤性武器,已在世界范围内被广泛使用。各个大国都在对导弹攻防技术进行深入的研究和创新。大力发展导弹防御系统不仅是当今世界的主要趋势,同时也是提高我国国防能力的必要选择。导弹防御系统很重要的一个任务就是对弹道目标进行实时跟踪定轨,进而对其进行拦截或者落点预报。所以提高弹道目标跟踪定轨的精度及稳定性对导弹防御系统来说至关重要。本文以再入段弹道目标为研究对象,重点对其跟踪定轨精度的提高以及该定轨系统的稳定性进行研究。利用改进的平方根容积卡尔曼滤波算法和多模型交互融合的思想对再入段弹道目标进行跟踪定轨,并采用基于新息的Lyapunov辅助函数来分析系统的稳定性,提出合理的稳定性判据。主要工作内容如下:(1)弹道目标的初始轨道确定。研究目标跟踪中常用的坐标系及雷达观测数据的预处理方法。使用龙格库塔算法生成弹道导弹再入段标准弹道轨迹,并在此基础上,利用改进的Laplace方法实现弹道目标的初定轨,为后续精确定轨提供滤波初值,加快精确定轨的收敛速度。(2)基于非线性滤波思想的弹道目标精确定轨。构建合理的再入段弹道目标的状态模型及测量模型,针对观测噪声及弹道系数对定轨估计的影响问题,提出修正的平方根容积卡尔曼滤波算法,并将其嵌入由不同弹道系数模型组成的交互多模型算法框架中。利用弹道目标标准弹道轨迹和滤波跟踪轨迹的对比实验对新提出的算法性能进行评估,结果表明提出的算法能够有效提高再入段弹道目标跟踪滤波精度,加快跟踪误差的收敛速度,使得定轨的结果更加准确。(3)基于Lyapunov理论的弹道目标定轨稳定性研究。针对真实应用环境中弹道目标状态真值未知,无法通过滤波算法的估计误差来判断定轨系统能否稳定工作的问题,提出基于新息的Lyapunov函数构造方法。在论证新息与估计误差具有一致性的前提下,通过严谨的数学推导和理论论证,得到系统稳定的合理判据,为该定轨系统的实际应用提供合理的约束条件和理论支撑。