面向航天任务的目标位姿估计方法,解决了面向航天任务的位姿估计鲁棒性差、精度低的问题，属于航天技术领域。本发明包括：生成面向航天任务的目标位姿估计图像的数据集；对数据集中的目标图像进行预处理，得到目标图像中星体区域的形状先验图像；利用预处理后的数据集对形状先验信息辅助网络进行训练；形状先验信息辅助网络包括编码网络、采样模块进和解码网络；目标图像中星体区域的形状先验图像输入至编码网络，编码网络输出六自由度的位置均值和六自由度的标准差，并输入至采样模块中，由采样模块处理获得潜在向量，将潜在向量输入至解码网络，解码网络生成目标图像；利用训练完成的编码网络对待测目标图像进行位姿估计。