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提出一种分段式位姿测量方法和系统的实现方案。利用柱面镜线阵相机的成像方程为远段图像测量子系统构建线性三维坐标测量模型,并利用最小化物方空间误差方法标定各线阵相机的外部参数。针对近段图像测量子系统的单目位姿测量问题,提出一种基于线性初始解的迭代位姿优化方法。实验结果表明,在5～35m的视距变化范围内,系统可实现小于0.5%的相对位置测量精度和低于40mm的方均根误差;在5m以内的视距范围内,可实现小于1°的姿态测量误差,能够满足大视距位姿测量的任务需求。