随着激光脉冲宽度极限的不断突破以及峰值功率的不断提高，脉宽压缩光栅的尺寸需要进一步增大。但反射式曝光系统所需大口径长焦距离轴镜的高精度加工检测成为制约大口径光栅制作的难题。采用计算全息补偿检测不需要复杂的设计和装调，但同样会引入非回转对称和复杂的二维投影畸变。传统的畸变校正方法由于精度受限或计算复杂不利于工程应用。提出基于数值计算的畸变校正方法，该方法具有简单通用易于编程的优点。利用800 mm口径折反镜在直径为18 m光学平台上搭建了面形检测光路，通过系统误差标定去除以及畸变校正的方法实现了高精度面形测量，经磁流变迭代加工后，面形精度RMS可收敛至0.013λ（λ=632.8 nm），这为后续大口径反射式曝光系统的建立奠定了基础。

精确的焦距误差标定是保证星敏感器输出高精度姿态信息的关键, 而光学畸变是焦距误差标定的首要误差源。根据星敏感器成像的几何模型以及光学畸变模型, 建立了光学畸变与焦距误差耦合的数学模型, 并推导得到畸变量与等效焦距误差间的关系式, 提出了进行焦距误差标定时导航星点的参考畸变量阈值δrmax。仿真分析结果表明, 选择全部在畸变量阈值内的星点与选择部分或全部在畸变量阈值外的星点相比, 焦距误差标定精度分别有5~10倍明显的提升, 充分减少了在焦距误差标定时光学畸变对其精度的影响。

随着精密制造行业对光学元件面形要求的提高, 干涉仪系统误差的标定越来越重要。其中, 采用液面基准法作为干涉仪系统误差标定的方案具有高精度, 低成本的优点。在不考虑外界因素的影响下, 理论上液体平晶曲率与地球半径相同, 可认作绝对平面进行系统误差标定。但由于液体对环境较为敏感, 不易控制, 因此如何建立一个高精度的液面基准是整个过程中最为关键的一个环节, 其直接影响了系统精度。由于液体的流动性特点使得以往的时间移相方法不再适用, 因此采用了点源异位立式斐索干涉仪进行液面的动态测量, 对液体、液盘的各项性质进行综合分析。最终完成了高精度的液面基准建立, 可用于干涉仪的系统误差标定。

即使机载激光雷达经过良好的检校, 激光雷达数据仍可能呈现残余系统误差, 从而导致测区各个航带存在变形。先基于面特征计算安置角, 为消除残余系统误差的航带平差提供初始点云; 再基于迭代最近点法(ICP)的航带平差法, 以连接点三维坐标相等为条件, 对扫描角度误差进行非线性变形改正。结果表明, 该方法能保证高空飞行数据的绝对精度, 点云精度可满足要求。

针对高精度复合式测量机中的激光传感器进行了高精度的标定, 提出了利用已知底角的双斜面标定块和正弦定理标定光轴垂直度误差偏角的方法, 分析了影响标定精度的因素。该方法避免了传感器光轴与工作台不垂直引入的各个方向的误差, 可有效地提高该传感器的测量精度, 为更高精度的多传感器复合测量提供了基础。

由于光电编码器动态检测转台的分辨率、精度和转速都比较高, 传统检测手段很难精确标定该类转台的动态精度, 故本文开展了转台动态精度标定方法的研究。首先, 分析动态转台工作原理, 指出了影响转台动态精度的主要因素。然后, 研究了动态误差的主要特性, 提出了一种基于动态重复性的转台动态精度标定方法。最后, 设计了FPGA+USB的数据采集电路, 实现了对转台动态精度的标定。对自行研制的转台进行了动态精度标定。标定结果显示: 提出的动态精度标定方法能够实现对转台的标定, 验证了该转台能够实现对被检编码器的动态检测, 解决了研制动态转台时缺少动态检测精度标定方法的难题。

里程计标度因数受载车负载、轮胎变形、气压、温度等外部条件影响,在与激光惯导组合时易使定位误差发散。为解决此问题,建立了高阶卡尔曼滤波器,通过实时估计里程计标度因子误差及其安装误差,并进行补偿,大幅度提高组合导航精度。利用现有设备,进行了跑车测试,路面包括市区道路、一般国道、高速公路、泥石路等各种复杂路面条件,与目前常用组合导航方法相比,技术指标大幅度提高,一般定位导航误差最大值在30 m以内,可以较好满足载车对高精度导航的实时需求。

为了提高1P3R型柔性测量臂的检测精度, 提出了一种自适应误差标定方法来完成它的参数标定和误差补偿。首先, 基于RPY理论建立柔性测量臂的运动学模型并应用微分法推导了误差模型。然后, 基于马尔柯夫链收敛性理论进行实数编码; 在遗传算法(GA)中引入自适应控制算子, 提高了父代种群的多样性和最优个体变异数量; 最后, 对比分析了归一化GA、一般GA和最小二乘法等3种算法的误差标定精度及其收敛性, 验证了所提出方法的有效性和可行性。结果显示: 归一化GA仅用328代寻优计算, 其精度达到5.2 μm, 收敛速度是一般GA的2.3倍且精度提高了3.1 μm; 最小二乘法经20次迭代计算后停止收敛, 精度仅为18.4 μm。实验结果表明: 归一化GA具有收敛速度快、标定精度高和收敛稳定性好等明显优势, 更易于实现该类测量机的高精度检测。

针对火箭炮在射前准备阶段里只能进行两自由度的角运动，造成部分参数不可观的缺陷，在基于对火箭炮进行制导化改造的背景下，提出了在射前准备阶段加入横滚运动的标定方案以及相应的可观测度分析方法。首先建立了21维误差模型；而后运用可观测度分析方法对误差参数的可观测度进行了分析，对三个阶段进行了比较，表明横滚运动可使多个参数变得可观，并且其他参数可观测度也大幅提升；最后，采用奇异值分解的方法对所提出的标定方案和可观测度分析方法进行仿真验证，结果表明：除x轴陀螺刻度系数误差外，其余参数奇异值基本都大于1，与可观测度分析方法的结论一致，充分体现了横滚运动对误差参数估计的有效性以及可观测度分析方法的可行性。