本发明公开了一种用于视觉系统的平面编码靶标及其实时位姿测量方法，包括编码基元、编码小块、编码模板、最小识别单元图案和编码图案，设有多种编码基元，每种编码基元具有互不相同且唯一的第一编码数值；所述编码小块包含四个所述编码基元，四个编码基元分布于同一个矩形ABCD中且互不重叠，所述矩形ABCD中两对角线的交点O为所述编码小块的中心，所述编码小块具有第二编码数值，所述第二编码数值和所述编码小块包含的所述编码基元的第一编码数值相关联。平面编码靶标具备高精度、大范围、实时性强等优点，只需采集任意满足识别要求的局部编码图案即可实现实时位姿的测量，解决了现有视觉位姿测量系统不能同时兼顾高精度、大范围、实时性强的问题。