随着现代高新技术在军事领域的广泛应用,各种武器朝着高速化、小型化和智能化方向不断发展,尤其是新一代轰炸机、巡航导弹和高超声速武器等机动性能的不断增强,使得该类目标的运动轨迹呈现复杂性、时变性和突变性等特点,给近程防空火控系统带来了极大的挑战。因此,本文主要围绕防御作战中量测噪声相关系数未知、目标跟踪模型不匹配、火控解算实时性差等问题,从跟踪、命中和毁伤三个环节出发,重点开展含径向速度信息的非线性量测滤波算法、高速机动目标跟踪技术、火控射击诸元求解方法以及高炮武器系统对空碰炸射击毁伤概率分析等相关理论与关键技术的研究。并基于上述理论与方法成果,构建面向机动目标近程拦截的防空火控系统半实物仿真平台,以验证算法的实时性和拦截方法的有效性。旨在通过对高速机动目标近程拦截技术的一系列改进和优化,为防空火控系统的不断完善奠定坚实的理论和技术基础。（1）针对径向距离和径向速度之间测量噪声相关系数未知的目标跟踪问题,提出了一种基于期望最大化的序贯修正无偏转换量测卡尔曼滤波算法。首先,通过将径向距离和径向速度相乘来构造伪量测,以减小量测与状态的强非线性,并通过修正的无偏转换量测推导出含径向速度信息的转换误差均值和协方差,以避免量测方程线性化带来的转换误差,从而有效地提高目标跟踪的动态精度;然后,通过Cholesky分解将位置和伪测量的转换误差进行解耦去相关,以便于后续相关系数的识别和状态滤波;最后,在贝叶斯框架下采用序贯滤波的方法获得状态的后验概率分布,并在伪测量的更新过程中引入期望最大化,联合估计出噪声的相关系数和目标状态。（2）针对目标强机动导致目标动态跟踪模型与实际运动状态不匹配问题,提出了基于回顾成本输入估计的无偏转换卡尔曼滤波算法。首先根据高速机动目标的飞行特性,将加速度看成是未知的确定输入构建运动学跟踪模型,并选取合适的马尔可夫参数,减少对输入信息的依赖;然后,利用回顾成本的输入估计对未知加速度进行重构,采用递推最小二乘法更新输入估计器的参数矩阵;最后,将估计加速度引入到卡尔曼滤波框架下,实现对高速机动目标状态的准确估计。同时,为了进一步减小量测噪声对机动加速度估计的影响,提出了一种基于期望最大化的自适应修正无偏最小方差估计算法。根据机动加速度的有界性,将虚拟机动噪声引入到一阶马尔可夫过程模型中,以实现对机动加速度变化的定量描述,并基于无偏最小方差准则推导出机动加速度估计器和状态估计器的递推式;随后,在二次滤波更新过程中利用期望最大化方法自适应估计虚拟机动噪声的均值和协方差,以提高对未知机动加速度的估计精度。（3）为改善火控系统的通用性和实时性,提出了一种基于刚体弹道模型的防空火控解算方法。首先,将刚体弹道方程引入到防空火控系统的弹道模型中,极大地提升了火控系统整体的通用性与精确性。然后,对目标量测信息进行无偏转换,并将无偏转换得到的噪声协方差矩阵做解耦,在对目标状态准确估计的同时,降低了滤波算法计算的复杂度;最后,利用割弦迭代法计算出命中点坐标,并在每次迭代过程中,利用虚拟脱靶量对射击诸元进行修正,减少对弹道微分方程的计算次数,极大提高了火控解算的求解速度。（4）为了分析小口径高炮对空目标直接碰炸的毁伤概率,提出了一种基于误差传递的防空高炮武器系统毁伤概率计算方法。首先在建立的未来点坐标系和相对速度坐标系中,计算出目标等效命中面积;然后对射击过程中的射弹散布误差、随动系统瞄准误差、弹道气象准备误差以及火控系统输出误差进行分解与合成,以构建相应的二元正态射击误差模型;最后,在重复误差和非重复误差两组误差型的基础上,结合单发弹丸的命中概率,利用有限区间的数值积分法近似计算出一次长点射毁伤概率,并分析了各误差源对射击精度的影响。（5）为了能够反映上述方法在防空高炮武器系统中的真实性能,本文通过目标航路生成模块、雷达探测模块、火控解算模块、弹道仿真模块、火炮射击模块和三维动画显示模块,设计了基于Sylix OS嵌入式实时操作系统的防空高炮武器系统半物理仿真平台,验证了防空火控系统中目标跟踪、火控解算以及毁伤评估等关键技术的可行性和有效性。此外,该仿真平台的构建可为后续的高炮火控系统关键技术的论证提供平台支撑,具有良好的实用价值。