激光标靶导向系统用于对TBM(Tunnel Boring Machine)进行位姿测量和自动导向。在该系统中,倾角仪起着测量TBM滚角和俯仰角的重要作用。在硬岩掘进过程中,TBM的振动会给倾角仪测量引入很大的随机误差,使其精度不能满足系统要求。基于对倾角仪测量误差补偿和非平稳性随机信号处理方法的研究,本文提出了一种基于小波阈值滤波的方法,对倾角仪测量结果进行误差补偿。本文在小波分析理论的基础上,提出了一种结合信号拓展和Mallat算法中近似系数正交多项式边界延拓的小波阈值滤波方法,对倾角仪测量结果进行误差补偿。首先分析了小波阈值滤波边界效应产生的根本原因,据此提出利用信号延拓和近似系数延拓两种方法减小边界效应。通过MATLAB平台仿真,确定了信号正交多项式延拓和近似系数正交多项式延拓的具体参数,以及实时滤波窗口的长度。然后,结合不同的信号拓展方法和近似系数拓展方法,对多种模拟信号进行滤波仿真。通过仿真结果对比,确定了与信号特征相对应的滤波参数,得到了最终的综合滤波方法。最后,在模拟TBM振动条件下,完成了倾角仪测量实验。实验数据处理结果表明,本文提出的滤波方法比现场使用的均值滤波方法和传统小波滤波方法更有效,而且它能够保证误差补偿精度小于1mrad。