无人靶机相对于有人机具有无人员伤亡、可续航时间长、战场生存能力强等优点，使得无人靶机在军事与民事方面具有较广泛的应用，但是无人靶机的高故障率使得无人靶机的可靠性较低。本文研究的无人靶机为低成本高性能靶机，所以在研究过程中需在提高可靠性的同时兼顾靶机的成本。首先针对靶机高可靠性的需求，提出了一种采用余度技术提高靶机可靠性的方法，综合考虑成本以及靶机任务载荷的需要：飞行控制计算机不采用余度技术；传感器系统在原来的GPS和垂直陀螺的基础上，增加了气压高度表和自主研发的惯性测量单元来提高传感器系统的可靠性；执行机构仍使用副翼、升降舵和方向舵，只是把这三组执行机构分成相互独立的五个控制通道，提高整个执行机构系统的控制余度和可靠性。其次对高度和姿态这两个关键信息的测量进行传感器的余度配置，并简单介绍了每个传感器的工作原理，使用联邦滤波器和强跟踪滤波器分别对高度和姿态信息进行融合，提高这两类信息的精确性与可靠性。使用序贯概率法对传感器进行故障检测，并通过仿真验证了融合方法和故障检测方法的有效性。最后分析了执行机构的故障类型，并通过检测滤波器对执行机构的故障进行检测，然后以故障树的形式列出执行机构的故障，并针对每个故障提出了控制律的重构方法，通过仿真实验验证了重构方法的有效性。