测量仪器定向是多坐标系变换统一的过程。本文针对受限空间下大型装备定位校准过程中的大尺寸测量定向难题,研究了通视空间狭小、工作空间受限情况下大尺寸测量仪器互瞄的快速定向方法。分别以两种典型大尺寸测量仪器为代表,分析不同仪器的测量原理,结合受限空间下的应用条件,进而构造互瞄特征点建立几何约束,仅要求仪器之间相互可视,便可依靠较小的公共视场完成定向。在狭小、受限空间下与频繁转站的传统方法相比,在保证精度的同时,极大提高了现场测量效率。本文的主要研究工作和关键技术有:1.根据激光跟踪仪的构造特性和使用特点,重点阐述了激光跟踪仪双面互瞄定向方法中数学建模过程,研究了定向优化算法。2.阐述室内空间定位系统(workshop Measurement Positioning System,wMPS)测量原理,研究基于互瞄特征点的wMPS快速定向方法,研究了互瞄特征点在自身坐标系的定位方法,建立了互瞄定向方程约束,以及非线性最优化的初值求解模型。3.阐述互瞄定向算法的模型优化过程,分析不同条件下的解算精度,合理选择解算模型;优化基于互瞄特征点的wMPS快速定向数学模型,解决了矩阵病态造成的解算失败问题。4.搭建实验系统,验证本文提出算法。实验数据表明:激光跟踪仪双面互瞄定向方法与传统转站法对比,在现场受限视场空间下,保证精度的同时大幅提升了测量效率。针对基于特征点互瞄wMPS的定向方法,对比传统的基准尺法自动化程度高,易于添加测量单元。满足航天航空及大科学装置等领域中对空间大尺寸测量的精度和效率要求。