在大型机械装备制造及装配过程中,工件的几何尺寸和形位误差测量,是保证整套设备质量的关键因素。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中,将“极端制造技术”列入了“先进制造技术”领域的“前沿技术”,明确提出要重点研究与“巨系统制造”相关的设计方法、制造工艺和检测技术。随着巨系统的产业化发展,“高效快速”测量方法及测量系统成为巨系统研究领域急于解决的课题。本学位论文选题来源于国家自然科学基金资助项目——基于无线传感网络引导的高精度超大空间坐标测量网络关键技术(51275149),该项目研究的高精度超大空间坐标测量网络由两个网络构成：多边激光测距网络用于尺寸为数十米的重大装备几何参量的精密测量；无线传感空间定位网络实现标靶节点空间粗定位,引导激光测距仪自动瞄准,整个测量过程自动完成。由于多边激光测距网络中激光器瞄准的靶镜直径最大为7cm,因此要求实现测量引导的空间无线定位网络的定位精度必须优于7cm,而目前市场上有售的无线定位系统难以满足课题研制的需求。因此本论文围绕高精度空间无线定位技术开展了深入的研究,主要的研究工作和创新点如下：(1)提出了基于复合到达时间差测量的空间无线定位技术该技术利用“单信标节点不同(传播速度)脉冲信号测距”及“双信标节点相同(传播速度)脉冲信号测距”得到的冗余测量结果,由加权极大似然法对移动节点进行定位,从而将空间定位重复性提高到毫米量级。(2)提出了基于空间定位误差分析的无线定位网络优化构建方法深入研究了无线定位网络结构参量(信标节点数量及布局)与定位空间内各点定位精度间的关系及精度空间分布模型,提出了定位网络构建时,根据被测对象立体尺寸及测量精度要求(整体精度要求、局部精度要求),科学构建非规则测量网络的方法。由于无线定位网络与后续的激光坐标测量系统均基于测长多边形法,因此该优化设计方法也适用于激光坐标测量网络的构建。(3)研制了基于复合到达时间差的空间无线定位网络基于复合到达时间差的空间无线定位网络,由信标节点系统、移动节点系统及定位控制系统所组成,其中信标节点系统主要实现不同信号的发射；移动节点主要实现到达时间差的测量：定位控制系统主要实现定位过程控制及测量信息处理。本文完成了上述各类系统的硬件及软件研制。(4)完成了若干研究实验和标定实验实验研究了传播距离、发射角度以及环境温度对超声波测距精度的影响特性,确定了测距误差修正模型;同时研究了超声波传播距离、发射角度对测距可靠性的影响,确定了测距权值模型；对基于复合到达时间差的无线定位网络的定位精度进行了标定实验,检验了该定位网络、权值模型的正确性,以及误差修正模型的有效性。实验结果表明,该定位网络的空间定位重复性达到毫米量级,实现了目标要求。