本发明公开了一种基于高斯混合模型和变分贝叶斯的粒子滤波方法，包括以下步骤：1)对观测噪声使用高斯混合模型进行建模，初始化初始状态；2)基于初始状态的概率密度函数随机产生N个初始粒子；3)初始化观测噪声的高斯混合模型未知参数的超参数；4)从选用的重要性参考函数中生成采样粒子；5)量测更新，根据最新的观测值和粒子权值迭代公式计算粒子权值；6)使用变分贝叶斯方法通过循环迭代的方法求出高斯混合模型中未知参数的分布；7)对粒子权值进行归一化，并针对粒子退化的问题，对粒子集进行重采样。通过上述方式，本发明有效地提高了滤波精度以及对目标状态的估计性能。