wMPS测量系统作为新兴网络化测量系统的典型代表,在大部件装配对接、机器人动态引导等方面得到积极应用;但由于wMPS具有在测量前需要标定外参、测量范围有限等特点,同时测量现场具有任务复杂、二次返工困难的特点,所以在测量过程中根据实际测量情况临时调整网络布局往往不可行。因此,在测量实施前预先进行wMPS测量网络的布局设计显得尤为重要。本文围绕wMPS测量系统,以解决wMPS坐标测量的布局优化设计问题为目标,首先在分析角度交汇原理的基础上分析了wMPS的单发射站扫描角测量模型,对wMPS测量系统的测量误差模型进行分析、对wMPS测量系统网络的有效测量区域以及布局优化设计与算法展开深入研究,并以上述方法体系为指导,实际案例中加以应用完成了相关验证。本文主要研究内容如下:(1)深入剖析了wMPS测量系统的误差分析模型:研究了大尺寸测量系统中三维数据的误差分析方法,并举例进行了分析仿真;对wMPS测量系统建立了以三维坐标数据对光平面扫描角的导数为关键的定位误差模型;(2)详细研究了wMPS测量系统的有效工作范围:从实际情况出发对常装发射站和顶装发射站这两种典型模式,分别从发射站和接收器的结构特性与测量特点的角度深入分析了其有效测量区域,从而更有利于wMPS测量系统的网络布局;(3)全面设计了wMPS测量网络的布局优化方法:从测量系统的测量误差、有效覆盖率与测量成本三方面考虑,对wMPS测量系统的布局优化设计问题进行分析和量化处理;并研究了基于网格的遗传算法布局优化方法,通过基于全局网格的粗略优化与基于局部网格的细致优化配合,完成布局方案设计;(4)面对大型船舶与航天GNC全物理仿真实验室,进行了详细分析与优化布局设计,通过仿真实验进行预测试,并在现场进行实验证明了该方案的可行性,说明了本文提出的基于网格的遗传算法的布局优化设计方法具有良好的实用性。