本发明涉及一种ISAR图像序列等效雷达视线拟合的空间目标姿态估计方法，在空间目标姿态变化与ISAR观测模型的基础上，首先，利用数字图像处理技术提取空间目标的整体轮廓；然后，通过智能优化算法搜索与实际ISAR图像最相似的理论投影图像序列，从而确定各帧ISAR图像对应的等效雷达视线参数；最后，融合序列图像信息，根据ISAR观测实际雷达视线与等效雷达视线间的转换关系，通过最小二乘曲线拟合，确定目标初始姿态和旋转参数。本发明利用目标整体轮廓特征，实现图像匹配搜索，克服了目标散射点特征不稳定的问题，通过等效雷达视线描述ISAR成像几何投影关系，首先求解单帧成像投影参数，然后融合序列图像信息，保证了算法的精度。