目标跟踪问题无论是在军用还是民用方面都是广受关注的一个课题,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,对高速高机动目标的可靠精确跟踪是一个关键的难点,而交互式多模型(Interacting Multiple Model,IMM)算法是一种很好的解决方案。因此本课题具有重要的研究价值和现实意义。首先本文对目标模型和跟踪算法的研究和发展作了回顾,分析了它们的特点和适用范围。深入研究了基本的IMM算法,对其算法推导、数学描述、参数设计、应用特点等问题做了讨论总结。通过仿真验证了多模型算法较之单模型算法,有更宽的跟踪带宽,能普遍适用于机动与非机动的情况。然后,针对高速高机动情况,对模型集的选取进行改进,选用了符合机动模式的两种方法,即当前模型和转弯模型。对引入这两种模型的IMM算法作仿真比较,分析了当前模型机动频率、最大加速度和转弯模型转弯率参数对跟踪效果带来的影响；比较标准的IMM算法和引入当前模型和转弯模型的算法,得出引入当前统计模型的IMM算法对各种机动均有较好的跟踪效果,因此将其作为主要研究对象。最后,基于引入当前模型的IMM算法,针对其不足,作下面几个方面的改进：根据卡尔曼滤波残差加权平方检测方法来检测目标机动,利用一种机动频率的自适应函数,实现对当前统计模型的机动频率参数的自适应改进；对变结构多模型(Variable Structure Multiple model,VSMM)算法作研究,并引入一种模型群切换算法,以减少参与计算模型的数量；引入了模糊算法,将加速度的在线估计值通过模糊模块得到自适应的最大加速度值,模型结构采用基于加权平方检测的模型群切换算法。最后综合上述变化得到改进的AVSIMM算法。对多条航路进行蒙特卡洛仿真的结果表明,AVSIMM算法对于高速高机动目标的跟踪效果明显有很大的提高,对工程应用有有益的参考价值。