空间姿态的精确测量及调整在装备的装配对接、质量检测等工艺过程中具有关键支撑作用,然而,在大尺度测量环境中设备跨度大,现场环境复杂,常因物体结构、工件遮挡以及凹陷等因素导致物体固有特征点间形成阻隔,从而难以实现物体姿态的实时测量及调整。目前,基于激光跟踪仪、摄影及室内定位等的多站测量技术结合三坐标定位器是解决阻隔空间姿态测量及调整问题的主要方式,但是其成本较高、空间基准统一复杂,并且受时间同步误差及基准控制点误差等多因素影响。本文将精度高、稳定性强的倾角传感器引入到姿态测量系统中,提出一种基于数字水准仪与倾角传感器组合的姿态实时测量方法,并结合单自由度独立调整单位进行分布式顶升,以实现大尺度阻隔空间中物体水平姿态的精确测量及调整。研究了基于数字水准仪与倾角传感器组合的姿态测量原理,基于非线性优化方法用数字水准仪标定倾角传感器与物体间姿态变换矩阵,从而通过坐标变换理论由倾角传感器实现物体水平姿态角的实时测量。构建了姿态测量数学模型,并详细阐述了姿态解算方法。由于倾角传感器测量精度高、稳定性强,确保了姿态测量系统的精度和环境适应性。阐述了基于独立调整单位的分布式姿态调整方案,针对调整过程中姿态变化量与调整量之间的非线性函数模型,提出基于多项式展开的函数逼近标定方法,确定姿态调整时顶升量与倾角传感器实时变化量之间的映射关系,实现水平姿态的精确调整。搭建水平姿态测量及调整实验平台,并编写系统软件平台,对姿态测量及调整的精度、可靠性等进行了实验验证。对比实验结果表明:10 m范围内,姿态测量相对精度优于5.40″,姿态调整误差小于11.52″,同时具有良好的稳定性,可适应于大尺度阻隔空间姿态的精密测量及调整。分析了姿态测量过程中的测量误差和不确定度来源,并对系统中各影响分量进行不确定度评定,其中重点研究了基于多维不确定度传播的旋转矩阵评定方法,构建了系统不确定度合成模型;代入相关参数得到系统姿态测量不确定度优于2.88″,为姿态测量结果的准确性提供依据。