分析低轨光学星座对中段弹道目标群进行组跟踪的必要性，提出了一种红外多传感器对中段弹道目标群的组跟踪新方法。该方法以概率假设密度滤波对目标群进行像平面跟踪，剔除杂波、估计目标状态和个数；以图像配准方法调整帧间目标状态估计，提高像平面目标跟踪稳定性；最后依据像平面目标跟踪结果提取目标群在像平面的质心量测，运用不敏卡尔曼滤波(UKF)以多传感器序贯滤波方式对目标群进行融合质心组跟踪。结果表明，新方法适应杂波能力强，对目标群的质心组跟踪精度优于传统方法，且有效实现中段弹道目标群的星载红外像平面稳定跟踪。