本书主要分为三个部分：状态估计原理、三维空间运动原理，以及上述知识的应用。第一部分，介绍了经典和现代的状态估计方法。内容包括递归方法和批处理方法，且将贝叶斯方法应用于状态估计问题中。第二部分，讲解了三维空间几何基础，详细介绍了矩阵李群的知识，讨论三维空间的几何学，运动学，以及旋转和位姿(平移加上旋转)相关的概率论与统计方法。第三部分的内容结合应用理论知识，解决三维空间中光束平差、SLAM等一些现实的问题。