本发明公开了一种基于残差判决自适应对角卡尔曼滤波算法及其应用，通过添加残差判决以及对角化协方差矩阵的方式，调优参数不用每时每刻更新，实现卡尔曼滤波算法对偏振态旋转的追踪及补偿同时，降低了算法的计算复杂度，避免消耗庞大的计算资源，提升系统整体性能，在接收端还原原始信息。该方法基于卡尔曼滤波，在偏振态旋转及追踪方面的动态追踪能力强、收敛速度快，适用于在光纤系统中进行偏振态旋转的追踪和补偿。因其能够极大地简化运算复杂度，有效提高运算速度，在涉及光通信的偏振解复用领域有着重要的应用前景，可以对光纤信道传输过程中产生的高速率偏振态旋转效应进行追踪及补偿均衡，实现快速收敛和高精度估计的优秀性能。