光电经纬仪是利用光学测量设备对飞行目标进行摄影、测量和采集信息以完成对目标轨迹和特性的记录。随着现代测量技术的发展和要求的提高,不仅对光电经纬仪系统要求多功能、高定位精度、快速响应性等综合性能,而且对系统体积、外形等方面提出了新的要求,要求研制小型化的新型光电经纬仪。本文针对光电经纬仪的关键技术指标,以模块化和小型化设计为指导思想,设计一种地平式二轴U型结构的小型光电经纬仪。首先,介绍了光电经纬仪的工作和测量原理,并分析其关键技术指标;其次,针对光电经纬仪小型化的设计要求,重点对影响小型光电经纬仪技术指标的光学性能和轴系精度等进行了研究;重点是跟踪机架结构的设计,对结构设计所用的相关技术进行了介绍,并对跟踪机架的关键部件-垂直轴系、水平轴系和力矩电机等进行了设计与计算;最后,运用有限元分析理论和ANSYS软件对影响整机强度、刚度的关键零件进行了静力学分析,从而设计出符合总体设计要求的小型光电经纬仪。本文设计的小型光电经纬仪通过室内检测,已直接应用于靶场光测,并受到了使用方的高度评价。本文的理论基础和分析结果可为同类型设备的研制提供参考。