导弹弹头是导弹的最重要的部件之一,而形心轴线作为其重要几何特征量,影响着导弹的命中精度,因此对于形心轴线测量方法的研究具有实际意义和应用价值。中远程导弹弹头具有外形特殊,尺寸和重量都很大等特点,其形心轴线的测量属于大尺寸几何测量。而室内GPS测量系统是大尺寸三维坐标测量中的一种新型技术,具有测量效率高,测量时不需要转站,而且能够满足多用户同时使用等特点。因此研究基于室内GPS的导弹弹头形心轴线测量方法对于提高导弹生产和研制效率具有重要的意义。本文首先论述了室内GPS测量系统的工作原理,对其结构组成以及应用特点等进行了分析;然后对导弹弹头形心轴线和型面点坐标的测量过程中的关键问题进行了详细分析,结合室内GPS测量系统,研究了最佳测量配置方案,重点研究了仪器坐标系与产品坐标系的建立过程和相互转换关系。其次,论文建立了常见空间几何元素的数学模型,并通过对数学模型的线性化,推导了线性最小二乘拟合模型;对于圆的拟合,提出了以非线性最小二乘法拟合来提高拟合精度的方法;根据测点和空间元素的相对位置关系,研究了测点投影、测头半径补偿等关键问题。然后,本文分析了影响测量系统精度的关键因素,并对各关键因素作了定量分析,并给出了测量系统的单点测量不确定度的估计公式。论文最后结合某实际弹头的尺寸大小、根据室内GPS测量系统的精度条件对本文所提出的测量方法进行了仿真实验。处理结果表明,本文所提出的弹头形心轴线测量方法具有较高的测量精度,其测量不确定度满足弹头形心轴的实际测量需求。