本发明提供了一种基于模拟退火嵌套主成分分析的大部段定位孔选择方法，所述方法包括：对飞行器大部段的对接端面分别进行点云扫描，对点云数据进行处理后提取端面连接孔的特征；建立飞行器大部段对接端面连接孔的对应关系，构成定位对点集；选择有限组定位对点集，基于主成分分析变换计算对接端面的位姿变换；以对接端面整体定位误差均值和均方值作为优化指标，基于模拟退火算法优化初始定位对点集，选择最优初始定位孔。本发明方法提高了端面矫形均匀性，提升了端面对接的定位精度。