传统被动相干定位系统(PCLS)利用固定的观测站和外辐射源(IO)实现对目标的跟踪，而这种体制无法应用于真实的海战场环境。针对这种不足，提出了一种基于多个机动观测站和单一机动IO的PCLS目标跟踪模型。针对仅利用到达时间(TOA)的PCLS目标状态估计精度不足的问题，该模型以TOA和多普勒频率的联合测量信息为目标观测量，以信号到达角(AOA)为IO观测量，实现对目标和IO的同时跟踪。仿真结果证明了模型的有效性。

针对单潜艇必须进行高速机动才能对目标进行被动纯方位跟踪的问题, 提出了基于无人水下航行器(UUV)的潜艇隐蔽协同跟踪方法,该方法将无人水下航行器布置在离潜艇一定的距离, 并通过光纤与潜艇进行通信。潜艇指控系统利用潜艇和无人水下航行器获得观测的信息进行协同被动跟踪, 使得潜艇不需要进行高速机动就可以对目标进行有效跟踪。计算机仿真结果表明, 该方法相对于单艇机动具有更好的跟踪性能。

首先针对无源传感器目标跟踪中的非线性问题，将高斯-厄米特求积分规则运用于高斯混合概率假设密度滤波，提出一种求积分卡尔曼概率假设密度滤波。其次，针对未知时变过程噪声，将基于极大后验估计原理的噪声估计器运用到概率假设密度滤波中，同时依据目标状态一步预测与状态滤波结果之间的残差，提出一种对滤波发散情况判断和抑制的算法。最后通过无源传感器双站跟踪仿真表明：相较于已有的非线性高斯混合概率假设密度滤波，所提算法有更高的精度，并且在未知时变噪声环境中具有较好跟踪效果。

针对单站无源跟踪系统非线性较强、传统跟踪滤波方法收敛速度慢且容易发散的问题, 提出了一种基于自适应因子化 H∞滤波的单站无源跟踪算法。该算法利用 sigma点转换和鲁棒 H∞滤波能够减小观测方程的线性化误差和降低观测误差不确定性的特点, 通过新息控制减小野值对滤波的干扰, 利用比例因子和渐消因子自适应调整采样点到中心点的距离和状态预报误差的协方差, 从而克服基于 UT变换的 H∞滤波采样时的非局部效应问题, 增强了单站无源跟踪系统对噪声的鲁棒性。仿真实验结果表明, 本文方法通过对 UT变换进行简化, 在自适应因子化的同时, 算法的计算量与基于 UT变换的 H∞滤波基本持平, 且跟踪精度优于基于 UT变换的 H∞滤波算法。该算法在保持高精度估计能力的同时, 具有较强的鲁棒性, 是解决非线性系统状态估计问题的一种有效方法。

针对单机对目标被动定位跟踪不具有完全可观测性，建立了双机协同探测定位跟踪模型，利用双机探测到的目标方位角和俯仰角，结合非线性滤波算法估计出目标的位置和速度参数。为解决传统的非线性滤波误差比较大、容易发散的问题，引入无迹卡尔曼滤波(UKF)算法。仿真实验表明，与扩展卡尔曼滤波相比较，UKF能更好地解决量测方程的非线性问题，滤波效果更好。

在对机动目标进行被动跟踪时，为了提升跟踪效果，提出了一种基于最小二乘的模糊变结构交互多模型算法。首先，对于被动跟踪中状态与量测之间存在的非线性关系，算法采用最小二乘原理对角度量测进行预处理，降低非线性量测方程的线性化误差。然后，针对交互多模型算法中固定结构的模型集带来的局限性，算法引入模糊推理规则以进行模型集自适应，减小模型之间的竞争，确保跟踪精度。在相同实验条件下，分别用新算法和传统跟踪算法对同一设定轨迹进行估计，仿真结果表明，新算法的跟踪效果优于传统算法。

多目标跟踪问题是目前目标跟踪领域的一个重要研究方向，其中被动跟踪更加复杂也更具有实战意义。为了提高多目标跟踪算法的精度及稳定性，减少算法的计算开销，采用了粒子滤波与Gibbs抽样相结合的方法。粒子滤波能很好地解决目标跟踪中状态估计的非线性问题，将其应用扩展到多目标的跟踪维持；运用Gibbs抽样解决多目标跟踪中的数据关联问题，提高了关联的准确度，减小了计算开销。仿真试验证明：上述算法能较好地解决多目标跟踪问题，具有较好的估计精度。

对于单站的被动目标跟踪, 在笛卡儿坐标系下建立跟踪模型, 并用扩展的卡尔曼滤波(EKF)进行预测, 得到的结果通常是不稳定且容易发散的。针对这种情况, 提出了在修正的极坐标系下建立状态模型, 摒弃传统的EKF算法, 采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法, 通过采样逼近非线性函数。数字仿真结果表明: 在修正的极坐标中利用UKF算法得到的结果比EKF算法具有更快的收敛速度和更高的估计精度, 且稳定性更好。

为了分析和研究弹道导弹探测跟踪拦截弹的理论可行性问题,针对采用单传感器仅有测角信息时的被动跟踪技术的首要问题--系统可观测性展开了研究。分析了拦截弹的飞行弹道特点,讨论了不同相对运动状态下的系统可观测性条件,利用矩阵运算及其解的性质得出了在三维被动跟踪中,拦截弹射面内状态参数的可观测性较好而垂直于射面的状态参数的可观测性相对较弱的结论,最后运用经典的扩展卡尔曼滤波算法对仅有测角信息的被动跟踪进行了仿真实验,验证了所推导的可观测性结论。

在充分考虑了空间背景光辐射特性以及漫反射目标对相干光和自然光的不同反射特性的基础上,利用信号检测的统计学方法,导出了空间电荷耦合器件(CCD)凝视成像跟踪系统分别在激光照明主动跟踪模式和太阳光照明被动跟踪模式下的作用距离表达式。结果表明,空间CCD凝视成像跟踪系统在脉冲能量为1 mJ的激光照明主动跟踪模式下可对1 m2空间漫反射目标实现10 km量级范围内的跟踪;而利用太阳光照明的被动跟踪模式下的跟踪距离可达几百千米。