激光跟踪仪可实现超精密的三维坐标定位,在尖端航空航天装备和前沿大科学实验装置的研制中发挥着不可或缺、至关重要的作用。其中,目标绝对距离的测量精度是限制三维坐标定位精度的核心参数。以大飞机装配制造和超大型加速器研制为例,要求精度达到微米级别,且能够实现在线快速测量。现有的激光跟踪仪普遍使用传统的调制波测距法或基于连续测相的激光干涉位移测量法。前者精度有限,后者断光后会丢失测距信息,难以在复杂场景使用。随着光学频率梳的诞生,激光绝对测距技术得到了快速发展。目前基于双光梳的多波长干涉测量方法可实现微米级别绝对测量精度,但数据解算速率仅有Hz级别,或是在线下进行数据处理,尚无法同时满足在线、快速、高精度的测量需求。本文旨在针对上述需求,对双光梳多波长干涉测距信号采集与相位解算技术进行重点研究,设计并实现一种可以同时兼顾在线、快速、高精度特性的信号采集与相位解算方案。对此本文进行了如下研究工作:针对传统正交数字锁相放大测相技术仅能对单频信号进行高精度相位测量,难以同时对双光梳干涉信号中多个梳齿频率相位信息有效提取的问题,通过分析干涉信号频谱特性和正交数字锁相放大测相原理,发现各梳齿频率信号在锁相放大处理过程中难以被经典的低通滤波器消除,残留梳齿频谱引入较大相位测量误差。对此提出基于梳状CIC低通滤波器的双光梳多频同步测相方法,利用CIC滤波器的等间隔梳状带阻特性大幅抑制除直流量外的其余梳齿频谱,以此保证单一目标测距频谱的有效提取,建立了该信号处理过程的误差模型,分析并确定了信号采集与处理板卡的核心指标要求。针对本文双光梳干涉得到的实际信号中各梳齿频率信号处理结果中存在较大测相误差问题,通过分析输入信号强度与逐次逼近型求反正切方法（CORDIC算法）的关系,确定了问题的关键是信号幅值限制了测相精度,而现有硬件放大电路会引入谐波失真进而造成新的测相误差,对此利用软件放大的方法设计并实现微弱信号自增益放大模块,根据输入信号强度自动进行不同程度的放大,以此最终实现对微弱梳齿信号中所包含相位信息的高精度解算。针对现有双光梳多波长干涉测距系统使用离线数据处理方法,难以对目标进行在线快速测量的问题,首先设计并实现了针对双光梳多波长干涉测距应用的双通道高速信号采集与处理板卡,在完成功能设计基础上利用cadence软件进行电源完整性和信号完整性分析,对板卡的各项关键参数进行优化设计,实现了99MHz采样频率条件下的高精度信号采集;其次,在Labview软件开发环境下设计并实现了信号采集与处理系统的用户界面,利用“同步控制技术——队列”的方式实现测量结果的显示与高速存储。在上述研究工作基础上,实现了双光梳多波长干涉测距信号采集与相位解算软硬件系统,对其各项核心指标进行了实验测试,结果表明:在输入单个信号强度在1.3Vp-p的梳齿频率情况下,其测相误差小于±0.025°;在输入单个信号强度仅为20m Vp-p的梳齿频率情况下,加入自增益放大模块的信号采集与相位解算系统能够实现对低强度梳齿信号所包含相位信息的正确解算,且短期测试结果和一小时长期测试结果中测相误差均小于±0.030°,相位分辨力可达0.020°;在模拟输入实际干涉信号情况下,加入自增益放大模块的信号采集与相位解算系统可实现对多个目标梳齿频率中所包含相位信息的同步提取,且测相误差均小于±0.030°,以上测试结果均满足课题所要求的±0.060°测相误差。