针对应变信号采集系统中的信号处理环节，设计并实现一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的FIR数字滤波器。首先，基于Matlab采用克莱德曼窗函数设计一个长度为16的15阶数字滤波器，并生成高斯白噪声与频率为2 kHz、8 kHz正弦波的合成信号，然后量化12位系数，将系数文件导入QuartusⅡ13.1软件，结合FPGA内部数字滤波器IP核，采用自上而下的方式设计出FIR数字滤波器，最终在Simulink环境下对其进行仿真。实验结果表明，滤波前后合成信号的均方误差下降28.5%，提高了低频信号质量，增强了应变信号采集系统的功能性和集成度。

针对现有双目位姿测量系统中仅有两个目标点, 无法利用额外标定物对两个无公共视场相机进行标定的问题, 提出一种无需改变系统结构, 可以直接利用现有设备的双目相机位姿标定方法。首先固定两相机坐标系与公共目标坐标系的位置关系, 通过多次移动标定物的方式得到多组坐标数据;然后, 利用一种基于直接线性变换方法的改进算法对每个相机坐标系到公共目标坐标系的转换关系进行优化求解;最后, 利用优化后的相机坐标系到公共目标坐标系的转换关系求得两个无公共视场相机坐标系之间的转换关系。利用两个相机坐标系之间的转换关系求得两目标点距离, 并作为标定精度的评价指标。实验结果表明: 当目标点处在各自相机视场范围内, 相机与目标点之间的测量距离为 700~1 300 mm时, 利用本文方法求得的目标点距离的均方差 <0. 2 mm, 满足实际应用需求。

为了使光电测量设备快速进入测量状态，减小因倾斜带来的测量误差，研究了一种光电测量设备实时调平补偿方案。根据光学成像理论，推导了物高、物距、像高、像距等参数之间的换算关系。然后根据倾斜特性建立了物体或成像系统倾斜时的实时调平补偿数学模型。利用数学模型确定的补偿算法和水平倾角仪测量的角度值，可对测量设备在一定倾角范围内倾斜时进行实时调平补偿。对此补偿算法进行了实验验证。实验结果表明，测量设备在水平倾角α为0.26°，β为1.197°的情况下，经过实时调平补偿后可将系统的测量误差由-0.17615％优化到-0.07787％，使光电测量设备可在倾斜的情况下保证测量精度。

为了精确拟合多位置捷联寻北系统采集的数据曲线,计算陀螺初始位置和真北方向的夹角,介绍了多位置捷联寻北系统的工作原理,推导了寻北测量的数学模型,并分析了影响测量精度的因素。分别采用最小二乘法和BP神经网络法,对两种方法的拟合精度和最终计算得到的寻北结果进行了比较。实验结果表明:与最小二乘法相比,BP神经网络拟合精度较高,拟合残差和较小,达到0.23 μV,残差的均方差达到1.3 mV;在计算相位角时,多次寻北结果的均值基本一致,但均方差明显优于最小二乘法,达到8″,满足寻北系统对数据拟合精度的要求。