空间坐标的精确测量，在装备的装配定位、质量检测和安全监测等制造工艺过程中，起着关键支撑的作用。但是，在跨度大的测量环境中，常因空间阻隔、遮挡、被测点凹陷等因素导致被测件上的某些区域无法进行光学直接测量。目前，探针与激光跟踪仪或全站仪器所构成的组合测量系统因便携、精度高、操作简单等优点而被广泛应用。然而，现有的基于摄影测量、投影成像等原理的探针因姿态角测量精度低，抗环境干扰能力差，往往不能满足大尺寸隐藏区的测量。如何提高姿态测量精度及适应性，是探针法大尺度空间中盲区坐标测量的关键。本文将具有定心精度高、无离焦、无畸变和抗背景干扰能力强等特性的无衍射光，引入到探针法姿态测量系统中去，提出了一种基于无衍射光技术的测量探针，与全站仪构成组合测量系统，以实现大尺度空间中隐藏区域的坐标测量。　　研制了基于无衍射光技术的姿态测量探针样机，与全站仪结合构建了用于大尺度空间中隐藏区域坐标精确测量的组合系统。该探针光学系统借助全站仪测距激光，利用axicon生成的无衍射光束，精确测得探针的空间姿态，结合全站仪测得探针基准点的空间位置，解算出探针测头的坐标。由于无衍射光斑定心精度高和抗背景干扰能力强，确保了组合系统空间坐标测量精度和现场环境的适应性。　　研究了axicon锥镜的衍射场的分布特性，在axicon折射阴影区发现了Arago-Poisson衍射现象，利用稳相位法实现了对该无稳相点的积分阴影区的近似渐近积分，分析了近轴阴影区衍射场分布特征，完善了axicon衍射场分布理论，并为实现Arago-Poisson衍射提供了一种新的、便捷的实现方法。　　针对无衍射光束在实际工程应用中常因曝光时长、光束照射倾斜程度以及axicon锥面形貌加工误差等因素导致无衍射光斑图像中心区域性饱和、中心分裂和同心环形条纹波动起伏或断裂等，提出了一种基于极坐标变换的相位扫描定心方法，以自适应各种复杂条件照射背景下无衍射光斑的精确定心。　　提出了一种基于全站仪的自动标定方法，确定探针姿态测量系统中光束入射角与无衍射光斑中心在CCD光敏面上坐标之间的映射关系；设计了探针测头现场快速标定模块；对比实验结果表明探针空间位置测量偏差小于1mm。　　为实现组合系统的自动测量与系统相关量的标定，编写了用于组合测量系统的软件平台；分析了空间位置测量的不确定度。