为了获得更优的发射器布局，使系统达到更高的定位精度，提出一种基于免疫优化算法的iGPS发射器布局优化方法，根据系统的测量原理得到该系统的测量不确定度模型，由此建立亲和度函数，使用免疫优化算法对发射器布局进行优化，并通过仿真进行验证。结果表明：所提方法可以显著优化发射器布局，提高系统的测量精度；与遗传算法相比，免疫优化算法具有更好的全局寻优效果，可以得到更优的iGPS发射器布设站位。

大气折射是影响目标外弹道参数光学测量的重要因素之一,当对测量精度要求较高时,需对光学测量设备的折射误差进行修正。针对标准方法理论推导过程不够精确,计算过程中需要反复迭代的问题,根据光学测量设备的特点,以大气球面分层模型为基础,提出了基于测角交汇的大气折射修正方法。进行了仿真模拟和无人机飞行实验,结果表明,相比标准方法,该方法计算速度更快、修正精度更高。

舰载机在着舰过程中需要清楚舰载机实时的真实空间位置。针对激光测距机距离交汇定位的方法，对该定位方法进行误差分析。误差来源分为两类，一类是激光测距机的测距误差，另一类是距离交汇定位方法的误差。以激光测距的原理为基础，分析影响激光测距的误差源并给出误差修正公式。以距离交汇定位方法模型为基础，分析各误差产生原因并给出用该方法解算时实际值与理论值的偏差。分析结果表明，当舰载机距离航母1 km时，定位误差在分米级，能够满足定位精度的要求。

空间测量定位系统是一种基于光电扫描的角度交汇测量系统, 由于该系统是在多测站协同作用下实现坐标测量, 因此测站的布局优化是应用时面临的重要问题。为了解决该问题, 提出了一种基于改进自适应遗传算法的测站优化部署方案。以系统定位精度、覆盖度和使用成本作为多目标优化函数; 将进化代数衰减因子与自适应遗传算法相结合, 根据多目标函数建立改进自适应遗传算法优化流程; 对2~4个测站进行仿真优化分析。仿真结果表明, 与传统自适应遗传算法相比, 该方法能在10~20代内收敛到最优解并获得更优的目标函数值。因此该方法在空间布局优化设计中能有效提高系统的测量性能。

为了提高大靶面交汇测量系统的测量准确度，分析了交汇测量原理，推导出脱靶量坐标公式.根据脱靶量公式分析其各项参量，利用几何关系建立像元坐标与偏移角度之间的映射模型.根据映射模型，利用光栅尺设计了一种针对线阵相机的标定方法，该方法不考虑相机参量，将整个光学系统看作一个整体，基于整体参量直接对像元坐标和它所对应的偏移角进行标定.实验结果表明，标定后的交汇测量系统在1.4 m处的平均测量误差为0.4 mm，最大测量误差优于0.6 mm.该方法简单高效，可提高系统标定的速度，且标定误差满足系统交汇测量准确度的要求.

为了增强拦截弹对目标的精确打击效果,在末制导段控制拦截弹和目标的速度交汇角是一种有效的措施.提出了一种具有速度交汇角约束的拦截弹最优导引律,能够同时对脱靶量和速度交汇角进行控制.与现有的具有角度约束的导引律不同,所提出的导引律适用于拦截高速机动目标,而且在满足厘米级脱靶量的情况下,拦截弹在交汇点处不需要过大的横向加速度指令.仿真结果证明了这种导引律的有效性.

针对工作空间定位系统(wMPS)现有标定技术效率低,标定程序复杂且须依赖外部测量设备等问题,本文在在研究wMPS测量原理的基础上提出了一种采用互扫描技术的自动标定方法.该方法结合该系统的扫描激光平面测量原理及使用特点,通过在基站上安装已知坐标的接收传感器,采用互扫描技术完成自动标定.文中以两台基站为基础,详细阐述了该方法的数学原理,并给出了基于几何约束的平差模型及其迭代解法.依托天津大学研发的wMPS实验平台对本方法进行了验证,并与基准尺标定法进行了比对.实验结果显示,采用本方法可以实现系统的自动标定,在距离基站5 m内的测量空间内可获得0.6 mm的坐标测量精度.该方法在保证系统测量精度的同时大大提高了系统的测量效率.

针对大中口径舰炮对海射击训练时，缺少设备测量相对靶船中心的弹丸落点散布精度，提出了一种利用舰载光电跟踪仪交汇测量方法。以靶船型值为基准，利用靶船型值在屏幕上的像素尺寸，求出相对光电跟踪仪电视中心的弹着点线及偏置角，将两艘舰艇光电跟踪仪分别测量出的两条弹着点线相交，即可求出相对于靶船中心的脱靶量。给出了交会测量弹着水柱的数学模型，对测量精度进行了分析，计算结果表明脱靶量误差小于3 m。

空间测量定位系统在多站协同作用下实现测量, 测站布局对系统测量精度、测量范围及使用成本影响很大。本文从wMPS网络布局和定位误差的关系入手, 重点研究了测站分布几何对定位误差的影响。首先, 建立了系统的定位误差模型, 分析了测站单向通讯几何约束以及测站数目对改善测量精度的影响; 然后, 设计了两到四测站的多种典型布局形式, 分析了典型布局的误差分布特性; 最后, 利用实验室样机对典型布局的误差特性进行了验证。实验结果表明, O_4型布局整体测量精度最高, L_3型布局对I_2型布局测量精度的增强幅度约为40%, O_4型布局对L_3型布局测量精度的提高幅度大部分处于20%以内。本文的研究为全局测量网络优化提供了有效的理论支撑。

针对传统的机器人柔性坐标测量方法中，机器人模型不完善及机器人固定参数不断变化导致测量精度难以提高的问题，提出一种基于双目视觉原理的全局实时校准方法，组建由两台相机组成的高精度全局校准单元，通过测量布置在机器人末端视觉传感器上的控制点阵，实时得到机器人末端的空间位姿，实现机器人在全局空间的精确定位。提出基于空间网格控制场的相机校准方法，构建像面坐标系上的残差库，实现相机在全视场空间内的高精度校准。实验表明，采用上述方法可实现±0.1 mm的双相机校准精度，整个系统的测量精度可达±0.15 mm，从根本上摆脱了机器人运动学模型及参数误差带来的影响，有效地保证了柔性坐标测量系统的精度。