空间非合作目标在执行轨道机动任务时，其机动加速度的大小、方向及发动机开关机时间均未知，在tk时刻系统的状态方程和量测方程可分别表示为

式中：Φk／k-1为tk-1时刻到tk时刻的状态转移矩阵；xk为tk时刻的状态向量；Zk为量测向量；Bk-1为控制输入矩阵；Gk-1为噪声输入矩阵；f（xk）为非线性观测方程；uk-1为机动加速度向量，其幅值、方向和开始-结束时间未知。

在标准卡尔曼滤波估计算法中，机动加速度uk-1为已知量，wk和vk分别表示系统的过程噪声和量测噪声，并且wk和vk是均值为0，互不相关的高斯白噪声，并满足如下方程：

式中：Qk和Rk分别为过程噪声和量测噪声的方差矩阵，过程噪声方差矩阵Qk为非负定矩阵，量测噪声方差矩阵Rk为正定阵；δij为克罗内克函数，则(www.daowen.com)

在对空间非合作目标进行观测时，天基监视系统常采用可见光相机和激光测距仪的组合测量方式。可见光相机可以测得目标的方位角α、ε，激光测距仪可以测得目标的相对距离ρ，量测量均在观测航天器质心轨道坐标系下测得。量测量与相对位置坐标之间满足如下方程：

式中：vα、vε、vρ分别为可见光相机的角度测量误差和激光测距仪的测距误差。

则非线性量测函数h（Xk）的雅可比矩阵为