当今世界,航天科技高速发展,一个国家的航天实力已经成为其综合国力的重要体现。航天器在太空中进行科学试验存在极大的风险,因此试验进行之前需要完成地面的仿真验证。二次平台是航天器地面全物理仿真系统的核心设备之一。它的主要任务是辅助气浮台完成全物理仿真试验。为了实现这一目标,二次平台需要承载气浮台,跟踪气浮台的运动。最重要的还要为气浮台提供超高精度水平面以降低重力矩对仿真试验的影响。为了实现高精度的姿态调节,二次平台需要有高精度的姿态调节系统以及高精度的姿态测量系统。本文设计并实现了高精度的二次平台位姿测量系统。本文从二次平台基本结构及工作原理开始介绍,分析系统需求,确定位姿测量系统的性能指标。对位姿测量系统进行软件架构及硬件架构的设计同时进行关键器件的选型。在本文中,位姿测量系统的输入信号是一字激光器发出的激光。二次平台上台面中央安装有高速电机,一字激光器位于高速电机的转子轴上。为了使得测量系统具有稳定的输入信号,对高速电机的速度控制系统进行了分析与设计。线阵CCD负责进行激光光斑的采集,利用光斑的位置信息得到二次平台的位姿。为了能够提高光斑定位的精度,对线阵CCD的数据处理过程进行研究与设计。为了最终得到二次平台的位姿,对位置测量算法和姿态测量算法进行了设计。本文还研究了位姿测量系统的误差。对系统误差和随机误差的来源进行分析并提出了削弱两种误差的算法。在系统的实现过程中,对一些硬件设备如USB转CAN接口卡,相机同步控制卡进行了设计。分析位姿测量系统的软件需求,进行上位机软件的设计以及嵌入式软件的设计。最后对测量系统的精度进行了标定。基于CCD的非接触式测量是当前热门的研究方向,因为它具有非接触,精度高等诸多优点。本研究对气浮台的位姿测量也具有一定的研究意义。