由于高超声速滑翔飞行器（HGVs）具有高速、高机动的特点，对此类目标的状态估计一直是一个研究热点。鉴于采用传统的运动学和动力学模型进行轨迹估计时加速度估计精度不高，提出一种基于气动性能分析的非线性气动参数目标估计模型。首先，在研究了高超声速滑翔飞行器跳跃再入段运动特性的基础上，以类HTV-2飞行器为研究目标，采用气动力估算方法对高超声速滑翔目标再入段的气动力进行计算分析。其次，建立与马赫数线性相关的气动参数“基准模型”和以一阶马尔可夫过程描述的气动参数“偏差模型”，对目标气动参数进行非线性估计。数学仿真结果表明，该方法可以一定程度上提高卡尔曼滤波方法对该类目标的加速度估计精度。