近年来随着精密制造、精密安装和检测技术的不断改进,微变形监测逐步发展成为一种精密的测量技术,主要针对航天器或者工业产品的微小变形进行长期不间断的连续观测,通过监测数据的处理,分析其变形规律和变形趋势,并在反演其设计参数、保证物体安全性及模拟特殊环境等方面具有重要意义。在航空航天领域,现有测量手段已不能满足姿态变形监测的需求,因此,本文基于光电自准直技术搭建了航天器姿态微变形监测系统,以弥补现有测量技术的不足,基于此本文主要研究和解决了如下问题:1.针对航天器姿态微变形监测,提出了使用光电自准直仪进行微变形监测的新方法,搭建了微变形监测平台,为航天器的高精度姿态测量提供新手段;2.提出了光电自准直仪空间坐标系建立的方法,推导了其平面坐标系与空间坐标系参数的转换模型;3.提出了基于经纬仪的光电自准直仪空间坐标系的标定方法,实现了两台光电自准直仪测量数据的融合,同时为实现光电自准直仪与其它传感器的联合测量提供了理论基础;4.推导了平面拟合的TLS(整体最小二乘)算法,该算法平面拟合精度高,为航天器整星坐标系轴向的确定提供精度保证;5.推导了本文航天器姿态参数转换的模型,并进行了详细的流程设计和实验分析。6.开发了光电自准直仪联机控制和数据预处理软件,实现了光电自准直数据的采集、存储、图形显示、输入与输出、粗差剔除以及滤波等功能。