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针对传统滤波跟踪算法在跟踪机动飞行目标时误差较大和容易引起滤波发散的问题，提出了一种基于量子行为粒子群优化粒子滤波的三维空间内的机动飞行目标跟踪方法。该方法建立了基于贝叶斯框架下的飞行目标跟踪模型，然后对粒子滤波算法进行了量子行为粒子群优化改进，将粒子群优化方法应用到采样过程，使得粒子更高效地向着真实状态移动。最后在蛇形机动飞行和横滚转向航迹上加入观测噪声的情况下进行了跟踪测试，跟踪精度良好。实践表明，该方法对跟踪机动目标是高有效可行的，为飞行目标的跟踪提供了一种参考。