随着人类社会的发展,空间资源已经成为各个国家争相开发探索的又一重要资源。在空间任务中,如何有效的对在轨航天器,特别是卫星中的非合作目标进行较为精密的轨道确定及导航已成为各个大国亟需解决的一个重要问题。在对这类空间非合作目标进行跟踪导航的过程中,使用天基设备具有极大的优势。本文研究了基于天基测量信息的非合作目标跟踪滤波及轨道预测的相关算法,主要进行了以下几个方面的工作:首先总结了国内外卫星轨道预测技术和跟踪滤波算法的研究现状,分析了轨道动力学及相对运动模型,建立了描述卫星相对运动的C-W、T-H方程,并讨论了上述方程的误差来源和适用度问题。针对非合作目标的天基观测问题,分析了测量元件的特性,建立了系统的观测方程,给出了目标及平台需满足的观测条件。然后为了提高算法的收敛速度及计算准确度,研究了基于测量信息的轨道预处理算法。观测的数据经过预处理算法后,其结果可以作为导航算法的迭代初值,以提高导航精度及算法收敛速度。在此基础上,研究了基于EKF的非合作目标轨道预报算法,分析了多种工况下不同参数对算法精度的影响情况。其次,为了进一步提高滤波精度,分别研究了UKF及PF的天基测量信息的空间非合作目标轨道预测算法。分析了UKF和PF的原理,进行了轨道预报算法的设计,并对算法进行了仿真对比分析。最后针对粒子滤波中存在的粒子退化及贫化现象,研究了基于萤火虫群优化的粒子滤波轨道预测算法设计问题。分析了萤火虫算法的原理,用萤火虫的行为模拟粒子的优化过程,通过这种改进来缓解标准粒子滤波本身所具有的缺陷,通过仿真验证其效果要优于普通粒子滤波,可以有效提高轨道计算精度。