本发明属于航天技术领域，具体公开了一种非刚性抓捕的目标状态观测方法，计算服务机器人在非刚性抓捕接触点所受外力大小；利用双目相机或者激光雷达对目标进行观测，获取姿态与位置数据；构建目标的模型，构建状态方程、观测方程；基于EKF方法，完成非合作目标状态估计，状态包括目标的位置、姿态、速度、角速度、质量、质心位置及转动惯量。本方法能在非合作目标‑末端执行器接触点存在相对运动的情况下对非合作目标的运动状态和质量惯性参数进行估计，且能够降低测量噪音和过程噪音的影响，并具有计算量较小的优点。