随着世界各国对大尺寸设备装配精度、装配效率要求的提高，研究如何测量任意形状超大尺寸物体的细节形貌，以满足装配精度的需求，已然成为业界亟待解决的问题。而摄影测量技术，成像跟踪技术，自动控制技术的发展；以及激光经纬仪，全站仪，激光跟踪仪等高精度大空间测量设备的出现，使得解决上述问题成为了可能：基于摄影测量技术，沿特定轨迹运动的终端设备可在非接触的情况下，测量物体细微形貌；基于成像跟踪技术，在外置光学镜头的引导下，高精度大空间测量设备可以自动跟踪终端设备，进而实时测得终端在全局坐标系中的位置和姿态；二者结合，可以实现对大尺寸目标细节的精确测量。经纬仪以其高精度，非接触测量的特点，在大尺寸目标测量领域已经有了广泛的应用。但它自动化程度低，视场范围小，不能实现对运动目标的跟踪测量。据此，我们在经纬仪外部搭建了一套光电伺服跟踪引导系统，该系统由高精度云台、摄像机配合多线程控制程序组成，算法的核心是：基于投影透视模型、光束平差法、最优化算法的定向、引导理论；基于多线程技术和卡尔曼滤波算法的目标跟踪理论。实验证明，本文提出的方法实现了对运动目标的高效率测量。论文的主要研究内容和工作如下：1从理论上分析了经纬仪定向原理，着重介绍了光束平差法，并编程实现了基于高斯-牛顿算法的定向程序。2介绍了基于D-H模型及光束平差法的引导矩阵构建方法。3编写了跟踪程序的基本框架：采用基于识别的成像跟踪技术，将特定的灰度分布及阈值作为帧间匹配的特征，将质心位置和目标尺寸作为帧间匹配的空间界限，取得了较好的效果。4优化了跟踪程序的算法，采用卡尔曼滤波器，引入目标观测值作为滤波估值的修正，反复求解二者的权重并进行加权迭代，得到最优估值。因可以人为设置权重，故算法的鲁棒性较强，有效提升了系统的跟踪性能。5利用VC的MSCOMM控件，设计了系统的通信模块，实现了在上位机上远距离设置经纬仪，远距离实时读取测量数据。提高了系统的工作效率。