本发明提供一种空间红外目标的级联识别方法，其步骤为：（1）输入多帧红外图像的积累值和检测结果，利用峰值判别法去除目标扩散或大面积假目标引起的虚警，获得潜在目标；（2）输入上步获得的潜在目标的轨迹，进行方向判别，去除强噪声积累和闪源、盲源干扰引起的虚警，得到潜在目标点的轨迹；（3）根据上步得到的潜在目标点的轨迹，进行静止轨迹判别，去除星体背景引起的虚警；（4）保留上步未被去除的潜在目标轨迹，宣布为识别出的目标运动轨迹。本发明充分利用红外成像系统特性和空间红外目标的几何特性、运动特征和背景信息，进行目标识别，全面系统的去除了由于目标扩散、强噪声积累、面目标和星体背景、闪源盲源干扰引起的虚警。