大型运载火箭具有重量和尺寸都很大的特征,且其总装精度又有很高要求。级段是大型运载火箭箭体的重要组成部分,其对接精度影响整个火箭的装配精度和质量。而自动对接比人工对接具有对接精度高和效率高的优势,同时自动对接关键技术不仅适用于大型运载火箭总装,同样可应用于其他大型物体的组装过程中,如飞机自动装配。因此,研究大型火箭级段的自动对接技术具有重大意义。本文首先介绍了大型运载火箭总装的现状,并对自动对接技术进行了分析,完成运载火箭对接模型的建立;主要分析了自动对接测量方法,根据火箭箭体结构特点完成火箭级段CAD模型的建立,重点研究了物体位姿与坐标转换矩阵的关系。其次,论文完成了火箭级段自动对接方案的设计,主要研究了激光跟踪仪测量法和室内GPS测量法原理,并对两者进行了比较和选择;详细分析了激光跟踪仪移站等关键技术;设计了自动对接关键的机械调整机构。最后,本文分析了影响自动对接精度的主要因素,并结合运载火箭级段实际大小,利用Solidworks进行了实验仿真,对结果进行了分析,给出了自动对接的整体不确定度。数据处理结果显示,本文提出的自动对接方案具有较高的装配精度,其对接不确定度满足实际生产中级段对接精度的要求。