位姿测量在机器人控制、工业检测、光纤对接、航天及军事等诸多领域具有非常重要的科学意义和实用价值。在光电位姿测量系统中,如何采用尽可能少的光电探测器从多个光束中获取足够的位姿信息,已成为位姿检测技术的一个研究方向。这使得多光束同步检测技术具有了广阔的应用价值。本文提出并研究了基于单片PSD(position-sensitive detector)的多光束同步检测技术,采用频分多路的方法,完成了基于信号幅值测量和相位测量的多光束同步检测技术的理论分析和实验研究。本文开展的主要工作包括:1、对基于信号幅值测量的多光束同步检测技术进行了理论分析和实验研究,论证了这种检测技术用于立体视觉测量的可行性和实用性。采用频分多路检测技术,完成了两个不同调制频率的光信号的同步测量;通过背景光滤除电路,增强了系统的抗干扰能力;根据多自由度工作台位姿检测的需要,设计了基于PSD的双目体视位姿检测系统。2、对基于相位测量的多光束同步检测技术进行了理论分析,用MATLAB完成了仿真实验,并用相位测量法对单光束开展了实验研究,论证了这种检测技术用于多光束同步检测的可行性。3、开展了两种多光束同步检测技术的实现方法研究,设计了检测系统。实验结果表明,基于幅值测量的多光束同步检测技术适用于光电位姿测量,具有检测精度高、各路光束之间没有干扰、PSD对工作环境的要求大大降低等特点;基于相位测量的检测技术适用于多自由度测量系统,具有检测精度高、信号处理电路简单、成本低等优点,有着广阔的应用前景。本文研究的基于单片PSD的多光束同步检测技术可广泛应用于光电多自由度测量系统,它使得测量系统的结构紧凑,安装调试方便,具有良好的实时性和准确性。