本文通过分析wMPS光电扫描式多站测量定位系统在工业现场应用的局限性，提出基于光电扫描测角与超声测距结合的单站式测量方案。在综合考虑到测量范围、测量精度及应用背景的前提下，本课题提出一种以基于互相关时延估计粗测结合FFT相位检测法精测的超声波测距方案。主要内容如下：（1）研究了一种基于互相关信号处理的超声时延估计算法，实现了距离相测功能。相对于传统的互相关时延估计，本课题作出两点改进：一是增加包络峰值检测模块预估计接收波到达时间作为开启A/D采样模块的时间基准，以此减少数据采样量、降低运算量；二是对发射信号进行特征点设计，构建互相关计算参考信号数学模型，与传统的将接收信号与发射信号做互相关计算相比，有效的避免了接收波波形产生未知畸变对测量精度产生影响。（2）研究并实现了基于FFT算法估计相位的超声距离精密测量方法。该方法本质是对离散序列做DFT变换，根据DFT变换的虚部与实部的比值与相位角的关系求得离散序列的初相位。（3）小波去噪。在对接收波进行互相关时延估计和FFT相位检测之前，先对接收波信号进行小波去噪。小波去噪与传统的使用低通、带通滤波器去噪方法相比，能够更好地保留有用信号。经过小波去噪的接收信号更有利于最后测量精度的提高。（4）温度补偿。超声波在空气中传播，声速受到很多环境因素的影响，如湿度、温度和大气压。其中，温度的影响最大，因此，本系统通过设计温度测量模块，对环境温度进行实时测量以补偿其对声速的影响。