在现代战争中，机载光电跟踪设备是侦察、探测、定位以及战果评估的重要手段，日益受到各国的重视并竞相研制。机载光电跟踪系统利用光电传感器完成对地面或空中目标的搜索、识别、跟踪和瞄准等功能，通过搭载红外、激光等不同的有效光电载荷，可进行空域监视、目标指示、光电干扰、武器测试等多种不同的工作任务。机载光电跟踪系统在现代军事装备中，是具有基础性作用的通用设备。发展光电跟踪技术，对提高国防科技水平具有重要意义。机载光电成像跟踪系统是一个大时延、多耦合、非线性的高精度实时伺服控制系统。在目标高速高机动的运动过程中，要达到跟踪的快速和稳定，同时还保证足够高的精确度，对系统设计来说不是一件易事。采用快速有效的视频跟踪算法，设计超调小、动态性能好的伺服控制器，是提高系统性能的两个重要措施。本文概述了国内外光电成像跟踪系统研制概况和发展趋势，设计了光电成像跟踪系统的整体方案，给出了系统的组成及工作原理、系统各组成部分及元器件选型，研究了常用的视频目标跟踪算法，介绍了两轴四框光电伺服系统工作原理，并对稳定和跟踪控制系统进行了建模和仿真，分析了系统的性能。结果表明，基本达到了预期的性能指标。