三维姿态(俯仰角、偏航角、滚动角)信息是反映飞机飞行状态的重要参数。惯性导航系统为飞机上其他系统提供航向、姿态和位置等相关信息,但由于陀螺仪等惯性器件的漂移,惯导系统的导航精度随时间增长而下降,因此需要采取高精度测量三维姿态的方法来标定惯导。为解决飞机起飞滑跑阶段目标大、交会角小、精度需求高等难点,本课题研究基于视觉引导的大目标高精度位置姿态测量方法。为实现大目标位姿测量,本课题在摄像机附近固连激光测距仪,建立基于单目摄像机—激光测距仪的位姿测量系统。在待定位目标上设置合适的合作目标,利用单目摄像机获取合作目标中心位置,引导激光测距仪/激光经纬仪自动瞄准合作目标中心位置,进而通过参数解算得到待定位目标的空间位姿,实现高精度自动引导测量。具体研究内容如下:1.总结空间坐标测量的国内外现状,阐述本课题的研究意义;2.分析摄像机模型及位姿测量理论,建立单目视觉的位姿测量模型;3.提出了改进的边缘细化算法,实现合作目标的亚像素中心定位;提出了基于可变形部件模型和核相关滤波器的目标检测跟踪算法,实现合作目标的实时检测与稳定跟踪;4.建立基于单目相机—激光测距仪的位姿测量系统,分析各参数对系统测量精度的影响,利用标定算法进行标定;5.通过实验验证测量模型的正确性,测量系统的位置误差小于10mm,在20m~60m的范围内姿态测量精度优于0.2°。