伴随着临近空间高速飞行器的发展,其防御拦截受到了各国学者的重视。由于临近空间飞行器强机动、超高速的特点,其跟踪拦截非常困难。本文针对这一问题,结合多模型跟踪算法,考虑对目标进行机动检测,实现对强机动目标跟踪性能的提升。本文首先给出目标跟踪原理及滤波方法的介绍。给出了几种线性滤波和非线性滤波的原理及特点,对常见跟踪模型也作了详细的介绍。其次针对临近空间高速强机动目标滑翔阶段的特性,建立目标的动力学跟踪模型,将目标的气动特性和机动状态扩维进入目标跟踪的状态量中,采取天基红外探测模型定位进行跟踪。此跟踪模型效果优于普遍应用的运动学模型。多模型跟踪方法在临近空间飞行器目标跟踪效果较好,本文从交互式多模型算法和变结构多模型算法两方面进行研究分析,总结出各方法特点,通过仿真分析各方法的跟踪性能及其局限性。目标跟踪过程中,滤波残差很好地展现了跟踪误差,采用平方检测方法判断目标处于强机动、弱机动或是非机动状态,进而对多模型算法模型间转移和模型选择两方面进行指导。在模型选择方面建立了基于机动检测的变结构多模型方法,不同的机动状态对应不同的跟踪模型集更新方法;另一方面,将模型间状态转移概率由一阶马尔科夫链假设改为隐马尔科夫模型假设,基于目标机动状态的变化,进行模型间转移概率矩阵自适应更新,弥补了模型间转移概率固定从带来的实际误差。通过对上述多模型跟踪方法结合目标动力学跟踪模型进行仿真实验,结果表明跟踪精度提高、模型切换更快、整体跟踪性能更好。本文针对临近空间高超声速滑翔飞行器跟踪,给出了一种动力学建模方法,同时结合多模型滤波跟踪,在高速、强机动的前提下,给出了两种基于机动检测的多模型跟踪算法GIMM和HIMM,提高了跟踪性能。