大尺寸空间坐标测量技术一直是精密工业与工程测量领域的一项重要研究内容,近年来随着激光干涉测距和激光跟踪仪技术的发展,空间坐标测量的精度得到了极大的提高,测量空间也越来越大,极大的促进了工业测量技术的发展,并且出现了多种工业测量技术联合测量的趋势,需要采用新的理论和方法进一步提高空间坐标测量的精度,建立更高精度的大尺寸空间坐标基准,对于提高工业测量的水平和应用范围具有重要意义。为此,国内外的研究机构都基于激光跟踪仪开展了深入持续的研究,提出了一些基于激光跟踪仪的空间坐标测量技术的新方法。本文在研究激光跟踪仪坐标测量特点的基础上,结合作者获批的国家自然科学基金项目“超高精度工业测量三维坐标基准建立的理论与方法研究”(批准号41101446)及航天器精密测量项目的需求,开展了基于激光跟踪仪的空间坐标精密测量技术研究。本文提出了基于激光跟踪仪精密距离观测值建立激光干涉测距三维网平差技术,以高精度测量空间坐标值。目前空间坐标测量技术从原理上主要分为角度交会、球坐标、空间支导线等三种,而激光跟踪仪的测角误差远大于测距误差,是影响点位测量精度的主要误差因素。在传统平面测边网平差模型的基础上,推导了基于激光干涉测距的空间三维加权秩亏自由网平差模型,引入附加约束矩阵,解决了无角度基准条件下的空间三维测距网平差基准问题,实现了多台跟踪仪仪器中心和定向点的空间定位解算。针对激光跟踪仪的精密干涉测距特点,采用拟稳平差、附有系统参数和附有约束条件的参数平差模型,进一步提高了多台跟踪仪中心和定向点的坐标测量与解算精度。建立了测站四自由度和测站六自由度的三维边角网平差模型,实现了多台激光跟踪仪在整平和不整平状态下的测站平移和旋转参数的求解。本文根据激光跟踪仪的角度和距离测量特点,采用合理的权阵模型,减弱角度对多台激光跟踪仪三维边角网的平差精度的影响,同时解算得到激光跟踪仪测站的位置和姿态参数。构建了广义USMN平差模型,克服了现有USMN平差模型的缺点,满足多种测量技术联合测量的特殊需求。将激光跟踪仪的高精度距离观测值作为经纬仪测量的长度基准,解决了经纬仪无互瞄测量和无基准尺测量条件下的系统定向解算,消除了长度基准不一致的问题,实现了激光跟踪仪和立方镜坐标系的转换。构建了激光干涉测距三维网和空间距离前方交会测量的三维位置几何精度衰减因子模型。在多台激光跟踪仪定位定向解算的基础上,本文研究了激光跟踪仪空间距离前方交会和激光干涉测距三维网的平差解算原理,构建了PDOP模型并仿真计算了PDOP值的空间分布等值线图,研究了PDOP值与图形体积的关系,并据此对激光干涉测距三维网的建立进行了优化。将激光干涉测距三维网得到的高精度坐标值作为参考基准,可以对激光跟踪仪球坐标测量系统进行坐标精度检定与误差补偿,无需引入外部参考基准,实现单台激光跟踪仪的自校准。