在笛卡儿直角坐标系中，运动目标的瞬时质心位置可用3个线量(X、Y、Z)来确定，连续取得3个线量就可以求出它的运行轨道。光学跟踪通常用交会测量法和综合定向测距法测量。
光学跟踪系统在靶场测量中采用前方交会测量法。在一条精密测量基线的两端各布置一个光学测量站，同时测量飞行器的方位角α和俯仰角γ，得到两条方向线，再根据已知两测量站间的距离L，即可由球面三角函数关系求出飞行器质心位置的坐标。电影经纬仪和弹道照相机就是用这种方法进行测量的。
加装激光测距器的电影经纬仪和激光雷达使用这种测量方法。为了提高可靠性和测量参数的精确度，往往采用多站测量。
