针对导弹舱段自动对接系统中非接触测量的需要,本文基于视觉相机系统进行了非接触测量系统设计与分析,主要开展了非接触测量系统组成设计、非接触测量算法设计以及非接触测量系统仿真及试验等的研究。本文完成了对非接触测量系统的组成设计,简要介绍了导弹舱段自动对接平台系统组成及任务需求,并对视觉测量系统的要求进行了说明。利用视觉相机系统搭建完成导弹舱段自动对接时所需的非接触测量系统。为了便于测量以及使测量结果更为精确,还设计了一套测量转换光笔装置。此测量转换光笔是实现非接触测量系统转换测量的主要载体,测量转换光笔将导弹舱段上不便于直接测量的销或孔转换为便于相机直接进行识别测量的特征,从而提高系统测量的准确性。非接触测量系统的测量算法设计是本文的重点研究内容,首先完成了视觉测量系统的建模,对测量过程中所涉及的坐标系进行了定义,确定了各个坐标系之间的转换关系,并且完成了对非接触测量姿态转换矩阵的推导,以及测量中所需的虚拟测量点的位置和姿态坐标的计算等。同时,完成了此非接触测量系统相应软件的设计。非接触测量系统仿真研究主要是为了确定造成此系统测量误差的主要来源,以及对误差对系统测量结果的影响进行评估。本文通过数学仿真计算,比较了几种不同情况下的测量误差,找出了影响系统测量结果的主要误差来源,并给出了相应的减小误差的方法。通过仿真,在理论上验证了此非接触测量系统的可行性以及测量的准确性。此外,本文还完成了对非接触测量试验系统的搭建,设计了非接触测量试验的具体实施方案,并且制定了详细的试验实施流程。通过开展实物模拟测量试验,验证了此非接触测量系统理论设计的可行性;通过分析试验数据并对比仿真结果,验证了此测量系统的测量精度满足实际的导弹舱段对接精度需求。