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。

根据某机试飞测试需求, 需要在弹舱内采用摄影测量方法, 在弹舱内相应位置安装高速摄像机, 采用双目立体交会测量方法测试飞机不同高度下**投射试验, 检测**舱的弹射**分离过程、速度、姿态等。为了估算机载高速影像测试系统的精度, 保证试飞测试的科学性和严谨性, 提出了机载高速影像测量系统测量精度的理论分析方法, 并通过设计测量自由落体的速度及精密转台的角速度两个实验, 对所提出的理论分析方法进行了验证。实验结果表明, 所提误差分析方法对某机载高速影像测试系统具有指导作用, 为后续试飞中的测量精度估算提供了理论支撑。

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。

基于交会测量原理，建立了测量航行船舶位置、尺寸的数学模型，推导了测量误差公式。利用Matlab软件进行测量误差分布模拟仿真，对系统测量精度的主要因素进行了分析；结合实验，对测量模型进行了验证。结果表明，利用交会测量原理进行航行船舶位置、尺寸测量的方法是可行的，为进一步的工程应用奠定了基础。

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.

针对导弹发射姿态测量问题, 提出采用高速摄像机通过斜瞄和平瞄姿态测量方法求解导弹中轴线俯仰角和方位角, 仿真典型导弹起飞段近距离姿态测量, 分析两种测量方法对导弹飞行姿态测量精度和适用性。仿真结果表明：平瞄和斜瞄姿态测量方法, 测量误差在02°以内。斜瞄方式使用更便捷, 通用性好。平瞄方式测量精度高, 数据处理方法、机械结构相对简单, 在适合的应用场合优势明显。此分析方法、分析结果为姿态测量方法选取和研究等提供一种可行的途径, 也可为其它运动目标的姿态测量提供借鉴。

根据直线交会测量原理, 构建了机载光电平台目标定位数学模型。首先建立5个坐标系,确定了坐标系之间的变换关系, 在地心直角坐标系下, 根据光电平台观测目标的方位和俯仰角度参数, 结合飞机的位置和姿态测量参数, 通过坐标变换确定从光电平台到目标之间的观测直线方程。选择一组目标观测直线建立目标交会测量目标函数,根据最小二乘原理,建立关于直线交会点坐标的线性方程组。解出直线交会点的三维坐标并根据从地心直角坐标系到大地地理坐标系的变换关系, 计算目标的大地经纬度和高程坐标, 通过样本数据进行交会定位精度实验。实验结果表明,本文方法定位结果和实际测量数据接近, 经度误差为065″,纬度误差为082″, 高程误差为5 m,验证了本文方法的准确性。本文方法有效可行, 对机载光电平台目标定位具有实用价值。

提出结合坐标系转换和按行独立的加权总体最小二乘法(RWTLS)的交会测量方法用于外场试验。该方法利用空间坐标系转换方法获得目标点在大地坐标下的空间角度参数; 通过多余观测数建立条件方程确定起算数据间的角度位置关系, 用RWTLS和高斯-牛顿迭代方法求得运动目标点在任一时刻的空间角度坐标; 最后, 利用对静态目标点的观测获得基距, 结合目标点的空间角度坐标求得其轨迹曲线。实验结果表明: 观测站的坐标误差在±0.15 m以内, 运动目标在X、Y、Z方向上的坐标误差在±0.4 m内。与传统的两站前方交会测量方法相比, 该方法无须校正经纬仪坐标系, 也不必已知观测站位置参数, 从而减少了对起算数据的需求, 减少了布站工作量, 具有直接简便、收敛速度快、精度较高等优点, 在飞行目标外场测试中有良好的实用性。

室内空间测量定位系统 (wMPS)是一种采用光平面交会的分布式大尺寸室内空间坐标测量系统, 在众多影响其测量定位精度的因素中, 发射站的网络布局直接影响着系统测量精度和使用效能。为优化系统的网络布局, 本文从该系统的测量方程入手, 提出了测量矩阵的条件数是衡量多平面交会优劣的量化指标, 并建立数学模型, 以此为优化目标, 采用遗传算法作为优化工具, 实现了指定测量空间下最优网络布局。最后设计了实验进行验证, 实验结果表明该方法能有效提高测量精度。

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.