机动目标跟踪是指人们利用各种已知信息和量测数据对机动目标进行建模、估计和跟踪的过程。机动目标跟踪技术在军用领域和民用领域都有非常广泛的应用。随着科技的发展,目标的机动性不断增强,对机动目标的跟踪越来困难。因此,机动目标跟踪技术的研究具有重要的现实意义。本文主要研究了变结构多模型估计方法在单机动目标和多机动目标跟踪中的应用。首先介绍了多模型估计方法的基本理论并着重研究了交互式多模型估计算法的基本原理。通过实验仿真,分析和比较了几种常用多模型估计算法的跟踪性能。其次,针对变结构多模型估计方法中通常采用齐次Markov转移概率矩阵问题,本文引入了具有后验估计的Markov转移概率矩阵,并且采用强跟踪交互式多模型算法提高多模型估计的自适应能力。第三,研究了在最小模型组的基础上进行最优模型扩展的变结构多模型估计算法,有效的减少了传统最优模型扩展估计算法的计算复杂度并且提高跟踪精度。最后,针对多目标跟踪问题,研究了交互式多模型联合概率数据关联(IMMJPDA)滤波算法,并在此基础上给出了一种变结构多模型联合概率数据关联(VSMMJPDA)滤波算法。变结构多模型估计方法是多模型估计方法的又一个里程碑。它克服了固定结构多模型估计方法的许多不足,满足了现代多模型估计的要求,因此具有广阔的发展前景。在本文最后,针对本文还存在的不足以及变结构多模型估计的发展方向给出了四点展望,为以后的进一步研究指明了方向。