以角反射器远场衍射理论为依据,提出了利用角反射器参数补偿速差的技术方案.即通过改变角反射器参数的大小,使得接收光斑的极值中心刚好回到测站位置,以弥补速差效应的影响.采用角反射器衍射光学理论与采用传统理论所得的卫星角反射器补偿角之间存在差异,这种差异随着轨道高度的不同而发生变化.以德国Champ卫星上角反射器为例,运用角反射器衍射光学理论进行了设计,设计所得的单角误差-3.70″与Champ卫星提供的-3.8″非常相近,而且按两者结果模拟得到的接收强度仅相差0.6%,从而验证了设计方法的正确性和可靠性.

利用光栅干涉原理进行船体扭转变形的测量.有别于传统干涉条纹的信息处理方法,提出了对条纹信息提取求船体扭转变形角的两种方法-条纹倾角法和条纹宽度法.条纹倾角法理论公式与测量坐标系中光栅的位置有关,针对光栅的所有位置关系分析,建立了条纹倾角法的统一公式;条纹宽度法理论公式与两光栅在测量坐标系中的位置无关,条纹宽度法的实验结果表明,变形误差为1.7″,证明测量原理正确,条纹处理方法精度可靠.

讨论了深紫外曝光系统中椭球反射镜镀制装置在薄膜沉积中的镀制条件对膜厚和膜厚均匀性的影响，计算了椭球镜的膜厚均匀性并对如何改善椭球镜膜厚分布作了介绍，实验得到均匀性符合要求的反射镜。

激光跟踪仪测距精度取决于激光干涉仪（IFM）和激光绝对测距仪（ADM）的精度，就目前技术水平而言，IFM测距精度远高于ADM测距精度，固此需要对ADM测距误差进行修正。本文采用三次样条函数对激光跟踪仪全程ADM测距误差进行修正，并与线性误差修正方法进行了对比，结果显示三次样条函数能够更好地拟合误差曲线，改善修正后残余误差的均方差，均方差为0．007mm，优于最小二乘直线拟合，从而提高激光跟踪仪测距精度和空间测量精度。

对多关节测量机的参数标定方法进行了研究,研究方法主要包括：根据Denavit-Hartenberg方法,在空间坐标转换的基础上建立了六自由度多关节坐标测量机的数学模型,进而讨论杆件间相对位置关系,研究了模型中系统参数及运动参数的标定问题,并设计一种全新的标定球,在此基础上又结合最小二乘法和迭代法的标定方法实现了参数的标定。实验证明运用该标定球能成功地进行系统参数的标定,精度可达到0.05mm,并通过计算和实验验证了该标定方法的可行性。

二维零位光栅可以给出标志二维坐标系下绝对零位的脉冲,但由于编码设计的计算量巨大,产生二维零位光栅的编码非常困难。本文结合全局优化的DIRECT算法和遗传算法等优化算法,提出一种首先采用优化算法设计较为易于得到的一维零位光栅编码,然后通过简单的矢量运算扩展为二维零位光栅的编码方法。通过验证,利用该方法所设计的二维零位光栅编码能在满足零位信号对比度与优化设计的一维零位光栅编码相同的前提下有效降低二维零位光栅编码设计的计算量。

微机电系统（MEMS）测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈，其中一个重要方面就是MEMS器件运动特性的高速可视化。基于计算机控制的频闪干涉测试景统，丈中提出了一种时间轴和空间轴双向解包裹的干涉条纹分析方法，实现了MEMS器件离面运动参数的精确测量，并与微结构平面结构图像模板相结合，可以进行MEMS器件全视场运动的分析，达到了纳米级分辨力。

本文提出了一种基于光杠杆原理非接触式的纳米级微位移测量系统。该系统通过光学方法对微位移量进行放大，光学放大倍数高，该系统的理论分辨率可达4nm，实际测得静态分辨率小于10nm。信号处理采用基于高精度一维PSD的信号探测电路，并且通过设计有效地抑制了噪声和干扰。实验中使用PZT作为被测物的微小位移驱动器，与电容测微仪JDC-II所测数据进行了验证比较，系统所测得的数据证明了其正确性和可行性。并且该系统受温度影响小，结构简单，便于使用MEMS技术集成和微型化。

在三维视觉测量中，标定方法对测量结果的影响是决定性的。本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法，采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求。由于关节式坐标测量机的激光测量头，使用单摄像机和线结构光来匹配被测物体表面的三维数据，本文设计了一种新型的阶梯形标定块，通过标定块图像和激光条纹图像完成了摄像机的内外参数标定和激光平面参数标定。实验证明，该标定操作过程简单，易于实现自动化，且具有较高的标定精度。

动态校准系统是空间傅里叶光谱仪的关键技术之一，而动态测角作为动态校准技术的一个重要环节，其测角精度和测角范围是动态校准系统性能的保证。空间傅里叶光谱仪的工作环境要求测角算法能够实现高精度和大范围的倾角检测，基于此设计了基于瞬时激光信号功率检测的动态测角算法，介绍了该算法实现的关键技术环节，给出了实验结果。算法原理和实验结果均表明该算法可以实现精度高于0.03rad和范围超过±πrad的倾角检测，可为空间傅里叶光谱仪实时获取高质量的地球大气红外辐射干涉图提供保证。