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高超声速武器的快速发展给世界各国造成了重大威胁。本文研究了在天基光学监视系统下对高超声速助推-滑翔式(Hypersonic Boost-Glide,HBG)飞行器进行跟踪的问题。论文主要工作如下:第一章介绍了课题的研究背景、HBG飞行器研究现状以及天基平台的机动目标跟踪研究现状。第二章分析了一种HBG飞行器中段弹道轨迹,并对弹道特性进行了仿真。首先介绍了高超声速助推—滑翔式飞行器的概念和它的基本弹道轨迹,分析了传统轨迹设计中的不足。然后实现了一种将机动程序控制和发动机短暂点火相结合来控制跃起,综合考虑实时精确的空气动力、地球引力实现跳跃式飞行的弹道轨迹,并在机动控制程序不变时对点火次数、点火高度和推力大小进行了弹道仿真分析。仿真分析表明,所提实现方法切实可行,所实现弹道整体性能更优,尤其在增大射程、提高突防能力等方面优势明显。第三章提出了一种HBG飞行器的运动建模方案,并对模型精度进行了仿真。首先对HBG飞行器建模进行了分析,通过对HBG飞行器的轨迹进行研究,提出了将一个跳跃周期内的运动轨迹分成两段进行建模的方案。然后分别对两段轨迹建立了带约束的助推段模型和带约束的2J摄动模型。最后进行了仿真分析,验证了本文提出模型的精度,显示了模型在准确度和可行性方面的优势。第四章提出了一种天基平台对HBG飞行器可观测性分析方案,对空间几何可见和光学可见进行了分析。采用基于无敏粒子滤波的交互式多模算法(Interacting Multiple Model-Unsecured Particle Filter,IMM-UPF)算法在天基光学监视系统下对HBG飞行器进行跟踪,验证了双星下IMM-UPF算法的有效性。提出了一种基于交互式多模算法(Interacting Multiple Model,IMM)模型概率切换的HBG飞行器机动检测方案,模型概率发生切换时刻即为发生机动时刻。第五章总结了全文并提出了下一步针对HBG飞行器的研究方向。