为了对激光测量系统的测量误差3维空间分布进行有效评估, 以特定点测量或仿真的大量位置数据为基础, 采用孤立森林算法对点云进行了异常数据筛除。基于误差椭球理论, 引入粒子群优化算法, 针对有效数据建立了最小包络椭球的不确定度模型; 采用测量场与单点不确定度的坐标系变换, 将不确定度最小包络椭球模型应用于测量场景内不确定度场的空间分布分析; 通过单点以及10m量级范围空间场景实测数据的测试, 该模型可以高效地筛选有效采样数据, 并依据需求进行不同程度的最小包络椭球计算, 得到相应的不确定度。结果表明, 基于测量位置数据, 该模型可以高效准确地描述单点位置的3维不确定度范围, 并能够有效地再现测量空间内的不确定度分布, 在4.7m的测量距离、94.2%的筛选后有效数据、97.5%的包络比例下, 计算获得不确定度范围为三轴长4.95μm, 18.39μm和30.53μm的椭球。该最小包络椭球不确定度模型在基于实测的理论模型验证、设备状态与测量场景环境分析, 以及测量布局设计等方面具有着重要的价值。

目标激光散射特性测量对于激光测量系统性能评价至关重要，针对复杂形状全尺度大型目标雷达散射截面的评估需求，开展外场测量试验，并利用测量经验和仿真计算对测量数据进行分析。结合仿真建模和缩比测量等目标散射特性评估方式的特点，提出了提高复杂大目标雷达散射截面外场试验测量精度的改进思路，为研究复杂大目标激光散射特性及建立雷达散射截面的有效评估途径提供借鉴。

飞机激光雷达散射截面的测量, 对于研究飞机激光散射特性以及评估探测系统至关重要.本文介绍了飞机激光雷达散射截面测量理论, 设计了飞机激光雷达散射截面测量装置和测量方法, 并通过实验验证了该装置与测量方法.在全尺寸真实飞机试验与测量过程中, 通过对原始数据高斯补偿与背景修正, 获得了误差小于7%的飞机激光雷达散射截面数据.实验结果表明,本文提出的飞机激光雷达散射截面测量与分析方法是正确的和有效的.

分析了激光干涉测长原理，建立了测长光路中角锥棱镜的光线偏移模型及内部光程模型，推导了忽略直线度误差及角度误差的未对准误差对定位误差测量结果影响关系的简洁表达式，进行了定位误差的测定实验,给出了未对准误差的一种定量评估方法.

依据激光测量系统的设计、评价需要,对目标激光雷达截面(LRCS)的计算方法及应用等有关问题进行了研究.在讨论LRCS一般计算方法的基础上,重点针对镜面反射目标,提出了一种简便的LRCS工程估算方法,并应用于激光角反射器目标和"猫眼"目标,得到了相应的LRCS估算公式;从目标LRCS的角度推导出激光测量方程,该方程可普遍适用于各类激光测量系统和各种散射特性目标,并具有应用简单、方便的特点,可广泛应用于各类激光测量系统的论证设计和性能评价.

从理论和应用两方面分析了三角法激光测量系统的误差,得出:定点标定和插值可以消除光学放大率随测量点位置变化的影响;双光路方案或标准点校准方法可以消除光线路径随环境温度、湿度变化而引入的误差;提高激光束质量和采用峰值求光斑中心的方法,可以消除激光束强度分布、物体表面粗糙度、CCD传感器、信号处理电路等引入的误差.