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提出一种基于二维PSD和激光自准直测量原理的三自由度动态角度实时测量系统。介绍激光自准直测量的工作原理，采用一种新颖的标定方法建立测量模型，并进行系统动态和静态测试。结果表明，测量范围为±1°，响应频率为4kHz，静态测试RMS误差为0．35′，动态测试RMS误差为0．36′。系统已成功应用于某型号仪器半实物仿真实验中，并取得了满意的结果。