空间运动目标的轴向姿态（偏航角、成像中的轴向俯仰角）是反应目标在空中飞行状态的重要参数，精确测量或估计出目标的轴向姿态对目标的性能试验鉴定、事故分析、工业设计等有着重要的实际应用价值，如新兴的光束传能领域以及部分光通领域中，需要根据跟踪点与功能点（通讯、传能位置）连线的轴向姿态，实现根据跟踪点的探测信息找到不可探测的通讯点的位置。根据测量设备的数量不同可以将测量方法分为单站测量和多站测量，其中，单站测量布站灵活，不受地理条件的限制，而且避免了图像的立体匹配。在诸多测量技术中，光学测量是一种非接触全场测量的方法，具有测量快速稳定、测量成本相对于其它测量方式更低等优点。但是，将光测系统运用到运动平台上时，平台的运动将导致目标成像发生姿态变化，对光学测量带来了困难。因此研究在运动平台下实现单站光测目标轴向姿态具有重要的实际应用价值。

本文围绕运动平台和轴向姿态单站测量与估计，开展了运动平台下基于航迹预测的目标轴向姿态单站测量与估计的研究，旨在针对运动平台下，单站光电跟踪系统能实时、高精度地测量估计出空间飞行目标的轴向姿态，主要研究工作包括以下几点：

1. 深入研究了基于航迹预测的姿态估计算法，通过仿真验证了单站光测目标轴向姿态的可行性，为后续对该算法的优化改进奠定了基础。
2. 在基于航迹预测的姿态估计算法基础上，通过分析实际目标轮廓的三维特性，指出了基于航迹预测的姿态估计算法的不足之处并对其进行了优化改良，成功推导出根据跟踪点观测信息求得跟踪点与功能点连线的轴向姿态的方法。并通过构建目标的三维模型，对姿态估计算法优化前后进行了仿真实验，证明了算法优化的有效性。
3. 针对平台运动对探测器成像中目标轴向姿态的影响，提出了一种通过输入平台运动参数（方位角H，纵摇角P，横滚角R）以及仪器位置（方位角A，俯仰角E），计算平台运动带来的探测器成像中目标轴向姿态变化角β的方法。将姿态变化角β带入姿态优化算法中进行补偿后，能够在运动平台下单站测量估计出目标的轴向姿态。