光电跟瞄技术在军事、航空航天行业发展迅速,快速位置跟踪与瞄准控制动态目标为实现目标精准跟踪提供有效的技术手段和研究发展方向。如何保持激光实现稳定跟瞄使得出射光束具有防抖动、测量误差小,同时具备精准测距功能成为本论文研究的难点。针对这些问题,本论文设计激光指向稳定控制光路,解决出射光束的位置误差问题;对位置敏感探测器（PSD）的非线性畸变进行校正,降低测量误差;研究模糊自适应PID控制器使其对跟踪目标存在扰动情况下实现稳定跟瞄;设计的四路移相干涉结构可以满足系统对目标实现连续稳定的测距需求。本论文对组合跟瞄测距系统的三个组成部分作了详细的分析,主要研究内容如下:首先,对跟瞄测量光路部分开展研究。通过优化函数建立跟瞄光路仿真模型以表示跟瞄测量系统中PSD光敏面上的光斑变化情况,通过Zemax仿真研究二维反射镜镜面旋转对成像光斑形状的影响,分析了影响光斑畸变的因素并提出模型的优化方法。然后,基于光学自准直原理设计改进式跟瞄测量光路,在系统中创新的加入了三次折返式光路,减小测量系统结构总长。同时进行二维跟踪反射镜转台角度测试,对二维角度的测量值进行误差校正与分析,实验结果表明经校正后的角度误差控制在2″内,误差降低了15%以上,线性度大大提高,验证了本系统所采用的自准直测角法可应用于二维反射镜的角度测量,以便实现对目标的准确跟踪。对PSD进行标定并分析误差原因,将校正结果与不同算法进行对比,结果表明本论文提出的三次样条插值算法对PSD非线性畸变校正效果良好,降低了角度平均误差,满足测量系统对跟踪精度的需求。其次,对于光束指向稳定控制部分进行分析。建立快速反射镜（FSM）结构模型并得到反射镜的输入电压和输出角度的传递函数,根据传递函数建立模糊自适应PID控制器系统Simulink仿真模型,在线调整参数的取值,使快速反射镜动作输出具备较好的动、静态性能。分析表明自适应模糊PID控制器可以使快速反射镜针对受不同扰动的目标具有良好的跟踪能力。针对单个FSM光路系统的不足,构建双FSM激光束稳定系统,对入射光束偏转情况与出射光束偏转误差进行分析,说明基于双FSM的光束指向稳定光路可以补偿由于光束抖动引起的误差,进而提高跟踪系统瞄准精度。最后,设计激光干涉测距光路。采用四路移相干涉法设计激光干涉测距结构,通过光束的干涉现象来获取目标的位移信息,经Zemax仿真得到干涉条纹图像,设计干涉条纹计数器并进行Proteus电路仿真,通过对条纹明暗变化过程计数实现对目标位移的测距功能。