光电跟踪系统是由光电跟踪设备及实现对准功能的机械结构组成的设备平台,由光学成像系统对目标进行探测,解算跟踪目标的实时位置,通过控制系统驱动机械结构,使系统视轴与跟踪目标进行对准,并保持一定的稳定性和精确性。光电跟踪系统技术实现的难点是确保跟踪的快速性和准确性。运动平台光电跟踪系统同时受到系统内部的扰动和外部载体平台姿态变化的影响,在系统设计和实现的过程中需要面临更加复杂的问题。本文采用复合轴控制技术以实现对目标的高性能跟踪。针对运动平台光电跟踪快速性和准确性的问题,分析了系统外部扰动角速度和内部摩擦力矩干扰的作用原理,通过建立仿真模型的方法分析内外部扰动对跟踪性能的影响,得出了影响复合轴控制系统内外部扰动对系统跟踪快速性和准确性影响的仿真评估结果,为运动平台复合轴控制系统的设计和实现提供参考依据。建立了运动平台复合轴控制系统完整跟踪过程的仿真模型,进一步分析系统内外部扰动对跟踪性能的影响。采用坐标系运动的方法模拟粗、精跟踪系统视轴运动情况,采用四元数方法描述跟踪系统和目标相对位姿的变化,使用仿真方法得出复合轴控制系统目标跟踪性能的预测评估结果。通过仿真得出,系统在随机扰动条件下对动态目标的跟踪精度优于4。目标跟踪过程中的图像处理速度影响跟踪偏差解算的时间延迟,图像处理速度受到算法性能、运算资源、供电和散热等各种软硬件因素的影响,运动平台的安装环境极大的限制了系统能够调用的硬件资源。针对运动平台的资源受限情况对跟踪性能的影响,对相关滤波跟踪算法的原理进行了分析,结合系统目标跟踪的实际情况,提出了核相关滤波算法的优化改进,在系统资源受限的情况下实现了多尺度跟踪功能。进行目标跟踪算法的并行加速设计,通过CUDA架构对运行速度进行了优化。使用运动平台嵌入式系统资源,将图像处理速度提高到每秒200帧并通过实验方法进行了验证。