近几十年来,随着航空航天技术的不断发展,各国开始逐渐加大对临近空间飞行器的投入和研究,其具有速度大、机动性强等典型特点。如今,世界各强国均将临近空间飞行器作为重点研究对象,尤其是采取何种方法提高跟踪精度是目前研究的一个热点问题,也是一个亟待进行突破的难点。本文在认真研究跟踪领域相关理论的基础上,主要展开了设计高精度滤波方法的研究,具体工作主要包括以下几个方面:首先简要概述了跟踪问题的基本理论以及临近空间目标跟踪这一问题的具体背景和实际研究意义,总结了国内外对于飞行器飞行特点、模型建立以及滤波器设计方法等几个方面的工作开展现状。接下来定义了几种论文要用到的坐标系以及相互之间的变换方法,并在此基础上推导出了飞行器的运动方程和传感器的观测信息计算方法。为了达到高精度的设计要求,本文首先选择了Singer模型,设计了跟踪HTV-2的滤波方法。在设计具体滤波算法时,首先在相应的参考坐标系下推导出基于目标运动特性的运动和量测方程。然后根据HTV-2的运动方程形式,选择恰当的模型拟合其运动形式,给出了该机动建模方法下目标的具体状态方程,并与EKF相结合设计出跟踪滤波方法。最后根据仿真实验结果分析了基于Singer模型的设计方法。针对HTV-2轨迹跟踪问题,本文设计了一种新的目标跟踪模型。在该模型中,引入三个与气动力参数相关的状态变量描述HTV-2机动滑翔飞行段特征。在该模型的基础上,完成了跟踪滤波器设计。为了增强对比分析,在简要介绍转弯机动模型的基础上,将基于转弯模型的目标跟踪算法效果与新模型跟踪方法的仿真效果进行了对比,总结了两者在应用时的具体效果差异。本文设计的新方法克服了传统算法由于未知飞行器的气动参数而难以针对飞行器的加速度变化进行预测这一缺点。文章的最后对论文涉及到的跟踪领域的问题进行了简要的归纳,并对具有进一步研究价值的方向进行了建议性分析。