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大空间精密坐标测量在重大装备制造、空间科技、能源行业、国防工业等方面发挥着重要作用,发展大空间无合作目标激光坐标测量技术是激光测量的一个重要发展方向。脉冲法和相位法等常用的无合作目标激光测距方法测量精度低,是限制无合作目标坐标测量精度的主要因素之一。调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave简称FMCW)激光测距是一种大尺寸激光绝对测距技术,具有量程大,测量分辨率高,可实现无合作目标测距等优点,成为了近年来无合作目标激光绝对测距研究的热点。本文对FMCW激光测距进行了详细的研究,提出了有效提高测距分辨力的方法,并通过实验进行了验证。进一步提出了基于FMCW激光测距的大尺寸球坐标测量系统的总体设计,搭建了实验无合作目标坐标测量系统,并对其进行了实验研究。主要工作内容如下:1.研究了外腔式可调谐激光器的调谐原理,以及窄线宽激光器动态线宽的测量方法;比较了几种常用的激光测距方法的优缺点,研究了FMCW激光测距的原理,推导了测距公式;分析了激光器调制范围和激光器调制线性度与测距分辨力的关系,并验证了进行无合作目标测距的可行性。2.设计了双干涉光路FMCW激光测距系统,利用对拍频信号进行等光频间隔重采样的方法,抑制了激光器调制非线性对测量分辨力的影响。3.分析并验证了光纤色散对测距分辨力的影响。提出了对等光频间隔重采样信号进行拼接的方法,能够在不降低分辨力的前提下减小激光器的调制范围,不仅减小了光纤色散对测距分辨力的影响,而且降低了FMCW激光测距对激光器调制范围的依赖。实际测量实验证明了在11m范围内的自由空间中,测量分辨力达到了40μm,测量标准差达到了15μm。4.设计了基于FMCW激光测距的大尺寸球坐标测量系统的总体结构与运行原理;研究了球坐标传动系统并分析了主要的误差来源。设计搭建了实验无合作目标大尺寸坐标测量系统,针对该系统进行了误差分析,并设计和进行了主要误差的校准实验,最后利用激光跟踪仪对该系统的水平两点间距离测量精度进行了评定。