机载激光通信终端的跟踪问题一直是空间激光通信领域的重点和难点。机载平台一般指搭载在飞机、无人机、高空汽球、高空飞艇和临近空间平台这类在空间进行运动的平台,这类平台机动性强、速度快、运动轨迹难以预测。因此在机载激光通信中,对机载通信终端的精确跟踪是一个非常关键的环节,跟踪的精度直接关系到机载激光通信的成败。多模型(Multiple Model,MM)算法在机载平台的跟踪中是一种很好的跟踪算法,本文的主要工作就是对多模型算法在机载激光通信终端的跟踪过程中的性能进行研究,通过对改进前后的多模型算法的跟踪性能进行仿真分析,并通过一套模拟演示实验系统对改进后的多模型算法进行验证。实验结果表明,多模型算法跟踪性能的好坏取决于其使用的模型集,模型越精确、模型集越丰富,跟踪效果就越好。首先,本文介绍了机载激光通信终端多模型跟踪算法的相关研究背景,进而在分析机载激光通信和多模型算法的国内外发展现状的基础上,对机载激光通信PAT(Pointing、Acquisition and Tracking)系统的组成和工作原理进行了分析,同时对机载激光通信中的跟踪误差进行了分析。其次,详细介绍了机载激光通信终端的相关跟踪理论,对数据预处理、卡尔曼滤波和粒子滤波、跟踪模型进行了详细的理论分析。接着对多模型算法的基本原理和基本步骤进行了介绍并进行了算法分析,同时对基于CV/CA模型的多模型算法进行了仿真分析,发现当机载激光通信平台处于强非线性状态时(左/右转弯),CV/CA模型会引起较大跟踪误差。最后,在前文理论分析和仿真的基础上提出对多模型算法进行改进,引入了适合高速高机动目标跟踪的“当前”统计模型(CS模型)和协调转弯模型(CT模型)并进行了仿真分析,同时利用机载激光通信平台的运动轨迹模拟系统对改进后的算法进行实际验证。实验结果表明,多模型算法能否有效降低跟踪误差、提高跟踪精度取决于算法使用的模型集,各个模型越能准确描述目标的运动状态且模型集越丰富,跟踪效果就越好。