随着现代飞行器技术的快速发展,空中机动目标跟踪问题引起了广泛关注。空中机动目标跟踪问题是现代雷达技术重点研究的部分,具有很高的应用价值。本文在对现有目标跟踪方法进行分析的基础上,重点对滤波器算法、目标运动模型和跟踪算法进行了研究。针对传统滤波器和运动模型的不足,提出空间动态多模型算法,来实现对空中机动目标的准确跟踪。其次,针对目标跟踪算法的不足,提出模型集切换算法,进一步的提高目标跟踪方法对空中机动目标的跟踪精度,本文所取得的成果主要包括以下几个方面:(1)针对现有卡尔曼滤波器不能同时处理空中机动目标的三维量测信息的问题,以及单模型跟踪算法在目标进行机动变化时会丢失跟踪目标的问题,本文提出了空间动态多模型算法。该算法考虑到了对空中机动目标高度变化的处理,通过建立目标在三维环境内的运动模型来改良现有的卡尔曼滤波器,结合动态多模型算法理论,实现对空中机动目标的准确跟踪。仿真结果显示:相比单模型跟踪算法,空间动态多模型算法总体跟踪效果更优,且不会丢失目标。(2)针对动态多模型算法的模型集内部仍然存在不匹配的运动模型,会影响算法跟踪精度的问题,提出了模型集切换算法,该算法针对特定的运动情形设置对应的模型集,通过判断目标的运动状态,切换到对应的模型集,输出当前时刻对目标的最优估计。仿真结果表明:相比于动态多模型算法,算法在每个运动阶段都能输出内部最优子算法的估计结果,跟踪精度更高。(3)基于SystenVue平台搭建雷达目标跟踪系统,通过软件的编程接口,设计算法元件应用本文提出的算法和添加结果动态显示功能。完成从雷达发射信号到系统输出动态跟踪结果的整个流程。仿真结果表明:空间动态多模型算法适用于注重实时性的在线雷达系统,而模型集切换算法适用于对精度要求更高的离线雷达系统。两种算法都能解决空中机动目标跟踪问题,具有可移植性和实用性。