姿态测量广泛应用于航空、航天、军工及民用等领域。目前大多使用基于面阵图像传感器的姿态测量方法,但存在速度和精度之间的矛盾,不能满足实时测量的要求。本文提出了一种多线阵CCD的姿态测量方法,整个测量系统采用了分级结构,并设计了线阵CCD图像采集与处理系统。由柱面透镜及其焦平面上的线阵CCD组成1个一维相机,可以实现对空间点目标的一维测量。3个这样的一维相机可以确定空间点目标的三维坐标,称为三维坐标重构子系统。在被测物体上布置3个点合作目标,采用3组三维坐标重构子系统分别确定其三维坐标,再通过相应的几何计算就可以实现姿态测量。由于整个测量系统比较庞大,本系统采用了分级结构。第一级是一维相机,其功能是进行一维测量。第二级是三维坐标重构子系统,其功能是根据第一级得到的CCD像点位置,确定点合作目标的三维坐标。第三级是姿态角求解单元,其功能是根据第二级得到的点合作目标的三维坐标,按照相应的数学模型确定空间目标的姿态角。对于整个测量系统,其基本单元是由光学系统和线阵CCD组成的一维相机。本文设计了线阵CCD图像采集与处理系统,包括硬件制作和软件实现。分析了线阵CCD的噪声并提出了抑制方法,采用了像点定位技术提高测量精度。经过验证,线阵CCD图像采集与处理系统能够达到50帧/s的速度。