激光技术在作战、通信、清理太空垃圾等多个场景下因其特定优势而被各国广泛关注。激光在上述场景应用的前提是稳定、快速、高精度地跟踪瞄准目标。目前常采用粗精两级光电跟瞄系统实现高精度、快速跟瞄作业。粗精两级系统中机械、电气、光路、图像等多个子系统共同决定跟瞄性能,同时设备加工装配过程引起的几何误差进一步影响系统跟瞄性能,这使跟瞄性能的预测成为一个难题。而准确的跟瞄性能预测可及时获知系统跟瞄性能,为系统优化设计提供方向。为了预测激光指向目标模拟系统跟瞄性能,本文从二维转台粗跟踪系统建模、偏转镜精跟踪系统建模、受几何误差影响的粗精两级系统跟瞄性能分析等三个方面开展研究。建立了二维转台动力学模型,探索了方位轴、俯仰轴耦合扰动机制。进一步基于Adams构建了二维转台机电联合仿真模块。建立了二维转台三闭环复合控制系统模型,并对控制系统参数进行整定。模拟粗跟踪系统跟瞄过程,建立了粗跟踪系统跟瞄仿真模型。分别针对匀速直线、变速直线、正弦运动目标进行系统跟瞄仿真。得到了粗跟踪系统针对不同目标的跟瞄调整时间及脱靶量,为精跟踪系统跟瞄性能分析提供数据支撑。建立了偏转镜动力学模型,并构建压电陶瓷驱动模型,采用PI调节器调节偏转镜控制系统,完成偏转镜机电系统建模。考虑图像处理模块的延迟,模拟精跟踪系统跟瞄过程,完成精跟踪系统跟瞄仿真模型的构建。针对匀速直线运动目标进行跟瞄仿真,得到了精跟踪系统的跟瞄性能。针对直线、正弦、圆轨迹运动目标,分析了粗精两级系统联合作业时精跟踪系统的跟瞄性能。基于多体系统理论构建了粗精两级系统的误差模型,推导了库德光路解算算法,获得了几何误差耦合作用下系统脱靶量分布范围。考虑几何误差,对直线、正弦、圆轨迹运动目标进行跟瞄仿真,得到了几何误差影响下跟瞄系统的跟瞄性能。通过二维转台动态性能调试实验验证了粗跟踪系统仿真结果的正确性;通过压电偏转镜性能测试实验验证精跟踪系统仿真结果的正确性。