当今世界形势复杂,针对我国目前局势,地基观测系统的缺点显而易见,而天基观测系统能有效弥补其缺点,具有更好地覆盖性和实时性。天基光学测量过程中,所应用的设备具有质量轻体积和功耗比其它设备小的优点,而且测量精度比较高。因此,在天基测量中光学设备具有广泛的发展前景。本文是基于天基的光学测角信息,对空间目标的可观测性进行了分析,对空间目标的轨道进行了初定轨和跟踪定轨并进行了精度分析。首先为了方便描述和计算空间目标相对于空间平台的运动,本文先后建立了利用二体假设的模型,以及考虑地球实际摄动的模型。在此基础上,又建立观测平台对空间目标的观测模型,利用该观测模型对空间目标是否可观进行了分析。具体需要考虑的可以观测的条件包括:空间目标和观测平台处在地球两侧不可见的条件、空间目标贴近地表时不可见的条件、目标或平台运行到地球被太阳照射的背面时的条件、日光和月光相对于观测平台处于视圆内的条件,以及太阳光与平台之间的非直射条件等,并且根据这些相关条件进行仿真,得到空间目标的可以用来观测的弧段。不同的目标和平台的可观测性和观测精度都不同,通过改变轨道高度等参数,对比仿真的可观测弧段,详细分析了不同的轨道参数对可观测性及精度的影响。由于本文是基于天基测角信息,在初定轨时可能出现平凡解等情况。考虑到精度的关系,选用考虑J2摄动的改进Laplace方法对空间目标进行初定轨。而由于初值的选取对于初定轨的精度有很大的影响,所以在初值选取的过程中也考虑J2摄动,并采用迭代的方式的到相对符合的初值来进行初定轨的仿真。之后对比仿真结果,对初定轨的精度进行分析。初定轨得出的轨道与真实值还存在很大误差,不能满足现代任务需求。针对这种情况,本文利用扩展卡尔曼滤波对目标进行跟踪定轨。在滤波仿真的过程中,由于观测信息为天基测角信息,在运算时需要进行三角函数和乘积运算,这将使观测噪声处于非线性、非高斯状态,进而导致无法根据测量误差的分布特性准确估计观测噪声的协方差矩阵,致使在该观测方程建立下的滤波方法无法对状态变量进行准确的估计。针对此问题,本文引入了乘性去偏因子的无偏量测转换方法,借此来提高仿真精度。最后,通过对比仿真结果分析了其精度是否符合要求。