Cuando se utiliza equipo de medición fotoeléctrico para rastrear satélites, la extracción del objetivo a corto o largo plazo a menudo falla porque el objetivo es débil, las nubes bloquean el objetivo y/o el ángulo del sol es demasiado pequeño, lo que resulta en la pérdida del objetivo de seguimiento. En este estudio, se propone un método mejorado de seguimiento de satélites basado en el filtro de Kalman. En primer lugar, se utilizó el algoritmo laplaciano mejorado para el ajuste inicial de la ecuación de movimiento de una pequeña cantidad de datos de medición. Se llevó a cabo un juicio de validez y un filtrado de Kalman sobre los datos de medición del marco actual para calcular la estimación óptima de los datos de órbita del marco actual, y la ecuación de movimiento precisa se ajustó de manera iterativa para obtener datos de alta precisión para predecir la órbita del satélite cuadro por cuadro. Se llevó a cabo un seguimiento numérico del equipo. Este método fue validado experimentalmente en un dispositivo de medición óptica real. Los resultados de la prueba mostraron que este método puede compensar la frecuente pérdida de objetivos a corto plazo. Bajo la condición de que la desviación máxima sea inferior a 3, la longitud de los datos extrapolados puede ser de hasta 30 s y la longitud de los datos de medición fue inferior a 30 s. Este método puede mejorar la estabilidad del equipo de seguimiento, así como la precisión y la integridad de los datos de medición.