针对现有激光跟踪技术难以兼顾大范围、高精度、多模式和变尺度等复杂场合下动态目标跟踪要求等问题，本项目在国家自然科学基金等十余项科研项目支持下，取得了多项级联棱镜激光跟踪关键技术的重要突破，创新了激光跟踪实现方法，发明了系列激光跟踪装置，并进行应用与实践。本项目发明了多种级联棱镜粗精跟踪装置，通过串联布置的两个棱镜的同轴旋转实现大范围粗跟踪，通过耦合偏摆实现小范围精跟踪，大幅提高了光束的指向精度，实现了对时变轨迹的强适应性跟踪，从原理上创新了多模式跟踪的实现方法。针对不同的应用场合，可采用不同的旋转与偏摆运动形式，以实现高精度光束指向，提高时效性。本项目根据级联棱镜的高精度光束指向特点，研制了级联棱镜轨迹发生装置，可以精确模拟空间动态目标的理论轨迹，为建立高精度动态测量基准提供了有效方法。本项目结合相机与级联棱镜装置，发展了一种可变视轴扫描成像系统，基于成像视轴的精确指向调整，采集不同视轴指向下的小视场图像并进行图像拼接以扩大成像范围，满足大范围高精度成像要求。另外，本项目采用双焦距成像与可旋转探测器提高定位精度，可以高精度获取目标信息。本项目申请发明专利15项，其中授权发明专利11项，实用新型专利1项。本项目已在同济大学建立多模式激光跟踪测试平台，并在上海同新机电公司、中科院等10余家企业、高校和科研院所得到推广，在空间激光通信、机器人动态误差跟踪监测、平面组孔双视场成像检测等领域进行应用。本项目还可推广到空间观测、工业检测、机器视觉等领域，具有广泛的应用前景。