登月探测是我国航天事业发展的当前目标，月球车正是完成这一神圣任务的关键技术。为了载人登月计划的顺利开展，月球车需要在月球表面复杂的环境中进行长时间的运行和探测，而视觉跟踪装置正是保证它稳定工作的重要前提。将视觉跟踪装置安装在着陆器上，利用视觉伺服对月球车进行跟踪控制，为月球车的安全运行提供保障。视觉伺服控制是实时图像处理、控制理论、计算机技术以及实时计算等领域的融合，它与三维立体视觉、主动视觉、从运动中提取机构等代表了计算机视觉的研究前沿。　　利用彩色CCD及其图像采集卡、直流电机、PMAC运动控制卡、以及自行研制的两自由度的旋转机构构成了视觉伺服控制实验系统，并建立了模拟月球环境的实验室，为月球车视觉伺服控制系统的理论研究与模拟实验创造了硬件环境。　　本文对该视觉伺服控制系统进行了相关内容的设计和仿真，其主要内容有如下几个方面：首先提出了慢速运行的月球车的运动跟踪模型，利用视觉反馈的信息对其进行伺服系统的设计，并对视觉伺服系统设计了一套基于Kalman滤波器的跟踪算法；然后研究了计算机图像处理相关理论，提出了用于提取月球车特征光点位置的快速图像处理方法，并用VC实现其程序并进行了实验；最后进行了月球车三维姿态辨识的研究，推导了双目视觉计算目标点三维坐标的计算公式和由菱形四点配合目标计算出月球车当前姿态角的计算公式。　　本文中由仿真和实验得到的结论证明了基于计算机视觉的月球车轨迹跟踪及姿态辨识方案的可行性，为双目立体视觉辨识月球车姿态信息提供了理论基础。由于彩色图像处理和卡尔曼滤波估计计算量小，处理速度快，在实际应用中具有一定的参考价值。