机动目标跟踪问题无论是在军事还是民用方面都是一个广受关注的课题，随着现代航空航天技术的迅速发展，各种飞行器的运动速度及机动性变得越来越高，对于这些目标的跟踪也越来越困难，因此，研究对高速高机动目标的精确跟踪是雷达技术研究领域的一个重要方向。本文以跟踪临近空间高超声速飞行器为应用背景，针对临近空间高超声速飞行器飞行速度快、机动能力强的运动特点，以机动目标跟踪的基本原理为基础，重点围绕高速高机动目标跟踪问题进行了深入的研究。首先分析了典型机动目标模型的各自特点和适用范围，比较了不同模型下的卡尔曼滤波对高机动目标的跟踪性能，并分析了不同参数的选取对Singer模型的跟踪性能的影响。然后通过一个例子分析了卡尔曼滤波发散的原因，针对造成滤波发散的不同原因，介绍了几种典型的抑制卡尔曼滤波发散的算法，并从自适应的调节卡尔曼滤波增益的角度提出了一种基于改进jerk模型的强跟踪滤波器的高机动目标跟踪算法，通过仿真验证了该算法的有效性。最后详细分析了跟踪临近空间高超声速飞行器的关键技术，并运用本文介绍的算法实现了对临近空间目标的精确跟踪，通过仿真比较，说明了本文算法的跟踪性能优于常规的机动目标跟踪方法。