光学测量技术是靶场测控技术的重要组成部分。光电经纬仪作为靶场最主要的光学测量设备之一,可以通过判读其拍摄到的飞行目标图像,为靶场提供精确的目标飞行轨迹和姿态参数,这些参数是武器试验鉴定及故障分析的重要依据。但由于可见光和红外经纬仪各自的缺陷和局限性,导致目前靶场对目标飞行轨迹测量的成功率较低,耗费了大量人力、物力和财力。本文正是着眼于靶场光测定位的这一实际困难,在靶场现有设备和原有定位方法的基础上,开辟了利用可见光经纬仪和红外经纬仪联合定位的新思路,提出了基于线-面交会和基于极线约束两种全新的定位方法,成功解决了靶场面临的难题,提高了靶场光测的可靠性与成功率。论文的主要工作及其研究成果如下:1.提出了一种基于线-面交会的可见光与红外图像联合定位方法,从数学上推导了由提点偏差引起的定位误差模型和由提线偏差引起的定位误差模型,并仿真验证了方法的精度,其仿真结果表明:方法完全满足靶场对目标飞行轨迹测量的精度要求,可以应用于工程实践,解决了靶场面临的难题;2.推导了传统线-线交会方法的单变量误差模型,从相互独立的单变量角度分析比较了线-面交会定位方法与线-线交会定位方法的精度,并对分析得出的结论进行了仿真验证;3.提出了一种基于极线约束的可见光与红外图像联合定位方法,对由判读偏差产生的定位误差进行了推导分析,并仿真计算了方法的定位精度,还对基于线-面交会的方法和基于极线约束的方法进行了定位精度的仿真比较,得到了相应的结论;4提出了一种基于线-面交会和面-面交会的红外经纬仪定位方法,利用线-面交会完成了对目标尾焰尖点的精确定位,巧妙的避免了两红外图像找不到同名点的问题,将误差从图像转移到空间上,然后利用目标尾焰的红外辐射特性对结果进行修正,其仿真结果表明:方法的测量精度较好,有效的解决了靶场光测中红外经纬仪的精确定位难题;5.采用线-面交会方法和定参数分析方法完成了某型号导弹的异常分析,在分析中突出了线-面交会方法的重要作用,体现了本文方法的广泛应用背景和巨大研究潜力。