大型飞机的研制水平是国家工业、科技等综合实力的集中体现。飞机部件装配作为飞机研制的关键环节,其精准执行对提高飞机气动性能和服役安全至关重要。然而,对于如平尾升降舵等由薄壁类零件构成的飞机部件,需以工装为定位基准进行装配,飞机零件尺寸误差、工装实时定位误差都将诱发飞机部件装配超差。同时,飞机部件与工装之间几何误差耦合交错、相互扰动,致使飞机关键薄壁件形面超差与工装定位器精度丧失同时发生且互为诱因,难以保证装配精度和质量,迫切需求装配过程中飞机关键薄壁件形面及工装定位器全场位移等几何特征协同测量,进而实现最佳装配。但由于部装过程中测量范围大、空间受限、环境干扰,加之飞机零件与工装定位器尺度不同、飞机零件形面复杂、工装定位器结构异形,使得全场多尺度几何特征的高精度、高效率测量十分困难,严重制约了我国飞机研制水平的提升。因此,研究大范围内多尺度几何特征测量方法对于保障飞机部装精度、优化飞机制造工艺具有重要意义。本文针对现有几何测量手段在精度、效率、测量可达性等方面的局限,利用摄影测量的大范围快速测量能力及小尺寸距离传感器在受限空间内的非接触高精度测量优势,提出了基于摄影与距离传感复合的多尺度几何特征测量方法,以实现部装过程中飞机升降舵等大尺度薄壁件形面的原位测量与工装定位器等小尺度异形结构全场位移信息的在线获取。首先,建立了受限空间内基于一维测距信息的三维位移升维测量模型,在此基础上,提出了摄影及距离传感复合的大尺度飞机薄壁件形面自动随形测量方法,并同时考虑刚性位移与弹性变形,研究了受限空间内小尺度异形工装定位器全场位移的实时估算方法,最后搭建了大范围内多尺度几何特征快速高精度测量系统,并对以上方法进行验证和应用。具体研究内容如下:（1）针对空间受限、测量遮挡等约束条件下三维信息高精度测量问题,提出了基于一维距离传感器虚拟测量原点与单位位移矢量构造的三维位移升维测量方法。首先,根据距离传感器量程范围内各区域的非线性度差异,构建了基于分区权重优化的测距精度后线性化校准模型,并采用标称距离验证了距离传感器校准后的绝对距离测量精度;然后,构造了测量原点与单位位移矢量作为距离传感器虚拟外参数,建立了蕴含一维测距信息与虚拟外参的三维位移升维测量模型,提出了虑及标定样本不均衡分布的传感器外参加权标定策略,实现了空间受限内基于距离传感器一维测距信息的三维位移升维测量。（2）面向大尺度飞机薄壁件形面原位检测需求,针对摄影测量精度受表面强反光影响、形面复杂致使自动化高效检测难实现等问题,提出了摄影测量与距离传感复合的非接触自动随形快速测量方法。首先,结合距离传感器不受环境光干扰的测量特性与摄影测量的大范围测量能力,建立了蕴含形面一维测距信息与摄影靶标全局转换关系的复合式坐标测量模型;然后,基于总体最小二乘算法,构建了单次测量过程中形面局部重建模型,采用离散微分几何算法,解算单次测量过程的测量中心及测量方向;最后,基于多次测量信息,建立形面全局拟合模型,采用形面拟合信息构造测量中心与测量方向的预测函数,进而在线规划测量路径,实现了大尺度形面自动随形快速测量。（3）针对工装定位器在测量可达性差、位移偏差诱因多源化、测量信息有限等约束条件下全场位移的高精度在线获取问题,提出了一种同时考虑定位器刚性位移与弹性变形的全场位移高精度快速估算方法。首先,基于刚性假设,建立了定位器数模信息与观测信息驱动的刚性位移场快速估算模型;然后,通过定位器数模信息与仿真分析,分别表征了观测空间与非观测空间的几何结构关系及弹性变形规律,构造了弹性变形规律约束条件下非观测空间弹性变形的高精度优化求解模型,实现了工装定位器在刚性位移与弹性变形叠加状态下全场位移的高精度快速估算,并通过仿真验证了该方法的可行性。（4）基于以上方法研究,搭建了多尺度几何特征复合测量系统,面向某型号飞机升降舵装配过程,在实验室、飞机部装现场开展了测量与估算实验。实验结果表明:对于平尾升降舵模拟件形面（≈1760mm×460mm）的原位测量,形面平均拟合误差为0.121mm,测量过程可在208s内完成,较同等硬件条件的摄影测量方法在精度和效率上分别提高了 34%和39%（摄影测量方法,形面平均拟合精度0.184mm,耗时341s）,满足部装现场升降舵壁板形面重建精度要求（0.15mm）;对于部装现场大尺寸测量范围（3m×7m）内工装定位器位移场在线获取,所提出方法可在受限空间内有效测量关键点三维坐标,并基于测量数据快速估算全局位移,估算位移场最大误差为±0.071mm,估算时间可控制在0.48s以内,满足实际生产过程中的精度（±0.076mm）及时效性（<1s）要求。