动态目标准确、可靠跟踪是航天光学测量设备的核心要求。航天目标动态高、受助推器尾焰的影响提取困难,与通常视频监控中的人、车、船的跟踪方法存在明显的区别,常用的跟踪手段无法满足要求。因此,提高动态目标跟踪技术的可靠性、稳定性和自动化程度,对于航天的目标景象观测、特性测量和故障分析具有迫切和重要的研究和工程应用价值。本文首先对复杂飞况下动态目标的跟踪难点进行分析,指出常规跟踪算法存在的问题,提出了一种新的复杂飞况下目标跟踪技术框架,该框架采用全视场目标检测和多目标跟踪,获取图像特征、目标特征,并结合飞行数据,通过飞行态势智能分析,准确获取目标飞行态势,并通过多模跟踪融合和特征点稳定提取实现目标的全程跟踪。在此基础上,本文针对复杂飞况下动态目标的核心技术问题进行了研究。首先研究了动态突变目标跟踪技术,通过对动态突变目标的特性分析,采用多层次分割、目标特征点部位识别和多特征稳定跟踪等技术实现动态突变目标的稳定跟踪。然后,研究了抗干扰遮挡目标跟踪技术,针对目标飞行过程中的干扰和遮挡问题,研究了云层的识别和分割算法,以准确识别和定位云层区域;并提出了基于核相关滤波的抗干扰遮挡算法,以提高在干扰和遮挡条件下的目标跟踪性能。再后,研究了多源融合目标跟踪技术,针对目标飞行全程的自动跟踪难题,采用基于容错衰减因子的改进最小方差估计法提高多源融合性能,实现自动稳定跟踪。最后,对取得的研究成果进行了总结,并将飞行态势的智能分析以及进一步提高复杂目标的识别准确性和稳定跟踪能力作为进一步研究的方向。