在航空航天、车辆船舶等高精密重型设备的装配对接过程中,装配前需要获取装配设备间的相对位姿信息,由于该类设备的测量区域存在现场环境复杂、空间视野遮挡、对接区域尺度跨度大等因素使得测量难以实现,同时由于装配对接设备体积大、重量大等特点对调姿机构也提出了更高的要求。针对重型高精密设备模块间存在视野遮挡、对接区域尺寸跨度大等测量与对接问题。本文研究了一种倾角仪、激光位移传感器与轮廓仪组合构成的多传感器组合位姿测量方法;分析了组合测量系统不确定度;设计了多传感组合测量与对接系统的机械系统与控制系统;实现了设备模块间的相对位姿测量;完成了对重型高精密分段式设备的装配对接。本文主要工作如下:分析了设备模块对接指标及对接位置与姿态容许误差;设计了分段式卫星模块的测量与对接平台;引入能获取大量可靠精确点云数据的轮廓仪和水平角测量精度高的倾角仪到多传感组合测量装置中,提出了基于多传感组合的相对位姿测量方法;介绍了多传感组合测量系统的系统原理;建立了多传感组合测量系统的位姿解算模型;推导了组合测量系统位姿解算算法;解决了跨尺度狭长区域的位姿测量问题。基于协方差矩阵位姿不确定度分析方法对组合测量系统的不确定度进行计算分析,验证了所提基于协方差矩阵多传感组合位姿测量的位姿不确定研究方法地正确性。设计了组合测量对接系统硬件与软件系统;并研制了多传感组合测量与对接系统样机;验证了系统的测量精度、测量对接效率;证明了所设计样机满足对该类分段式设备相对位姿的高精密测量与高质量、高效率装配对接要求。