本发明涉及航天器测控技术领域，提供了一种基于参数优化的大气折射误差实时修正方法，包括：根据测站附近历史测量数据，选择一种合适的大气折射率高度分布模式，并确定其历史经验参数；外测设备跟踪恒星，输出并记录经纬仪测量系的测角数据，同时获取恒星地固系的精确星历数据，并转换为外测设备测量系的理论测元数据；建立模式参数优化方程组；以模式参数的历史经验值为参考值，对优化方程组进行数值求解，得到优化后的模式参数；利用优化后的模式参数对外测设备的测角数据进行实时修正。本发明具有成本低廉、计算量小、精度高、实时性好等优势，有效提高外测设备等测量设备的测量精度，可以作为一种测控系统大气折射误差修正的常规方法。