本发明公开了一种二次采样的粒子滤波算法，包括如下步骤：（1）初始化，按初始分布生成粒子集；（2）用重要性概率密度函数进行重要性采样，并基于观测方程对其进行评价；（3）选取评价最优的P个粒子做二次采样；（4）根据粒子权重退化程度判断是否对粒子集进行重采样；（5）输出状态估计值。本发明对基于观测方程评价后的采样粒子进行高密度二次采样，能够有效提高粒子滤波的精度。