以激光作为准直基准,研制了基于位置敏感探测器（PSD）的长跨度孔系同轴度误差测量系统。多功能测头在孔系内通过自定心机构确定各被测截面,测头前端的PSD检测激光光斑位置以确定各孔截面中心坐标,并进而评定出孔系同轴度误差。推导出激光自准直数学模型,根据该模型由四自由度工作台调整激光器位置,实现了激光自准直。使用本测量系统完成了激光自准直实验和孔系同轴度误差测量实验。实验结果表明：经准直后激光束与工件两端孔中心连线之间的偏差在±0.032 mm以内,与三坐标测量机相比,本系统同轴度误差测量的相对误差为8%,具备了较高的准直精度和同轴度误差测量精度。

为了解决对旋转台定位精度校准的同时又能对其台面俯仰角度进行测量的问题，提出了一种光电测量二维微角位移的新方法。在激光自准直光路中，采用数字信号处理器（DSP）获取准直物镜焦平面上V字形分划板在自扫描光电二极管阵列（SSPA）上两次成像之间的位移量，根据光学成像原理与像的外形特征，建立了像的平面位移量与被测物体二维角位移量的关系式，从而计算出角位移量。此方法的测量精度达到0．9″，满足旋转台校准的需要。

车载平台变形是影响光电经纬仪跟踪精度的关键因素，提出了利用CCD激光自准直测量系统来测量车载平台变形的新方法。用CCD系统采集车载平台的变形视频信号，计算机对视频信号进行处理得到脱靶量数据，由此即可算出车载平台变形量。实验数据分析结果表明，车载平台雯形量随着速度和加速度呈周期性变化，变形曲线的趋势与加速度曲线的趋势相同。当经纬仪以60°／s速度引导工作时，方位最大变形为12．57”，高低最大变形为5．98”。这种方法为进一步研究反馈补偿以提高经纬仪的跟踪精度提供了理论依据。

针对光电自准直系统现有简化模型的局限，研究了一种基于矢量运算的的建模方法。以矢量运算理论为基础，通过对分划板任意点经光电自准直系统成像进行一般性分析，建立了分划板点坐标、平面镜转角与回像点坐标相互关系的数学模型，并提出了理想自准直系统的概念。通过数值仿真，分析了回像轨迹与平面镜转角的关系以及简化模型的原理性误差。根据分析的结论，进行了激光自准直实验验证。文中建立的模型对于大范围、高精度的光电自准直系统设计、误差分析与补偿具有一定的指导意义。