围绕航空、航天、船舶等超大尺度复杂制造过程百米级作业空间微米级精度测量需求，探索面向复杂智能制造大场景的综合测量新理论，构建全域整体测量系统，解决空间、时间基准统一、复杂外形曲面多参数高效获取、多物理场耦合约束条件下的精度调控、面向生产场景的测量系统设计重构等基础问题。 研制新一代可重构多目标激光跟踪测量仪器和绝对距离测量技术，突破传统跟踪仪精密瞄准测量机制，创新研究一种长度角度解耦坐标测量方法，提升长度角度测量精度及动态跟踪性能，解决系统现场量值扁平化溯源问题，实现统一时空基准下多目标、多任务激光跟踪测量及大尺度空间精细特征测量。为大尺寸绝对坐标测量技术提供新的思路和高性能仪器，为制造过程提供完备的几何量状态信息，提升制造现场测量效率和产品质量，最终形成可满足航空航天等国家重大装备测量需求的高性能、高效率、多任务、高精度空间坐标测量体系，打破国外专利壁垒和技术垄断，实现进口替代与超越。

围绕航空发动机、燃气轮机、汽轮机等高端装备在高温、高转速、复杂介质、受限空间等极端工况服役条件下运行状态参数的在线测量需求，研究基于新型电容传感、光纤传感、MEMS传感的极端环境下在线测量新方法，重点解决复杂力热环境下多参数一体化在役传感、面向机载应用的高可靠在线测量、多源感知参数融合分析与智能运维等问题。 开展耐高温微型SiC基传感器、耐高温多类型转静子间隙/振动传感器及测量系统、尾焰光谱测试系统、基于新材料的一体化极端温度/腐蚀/加速度MEMS传感核心技术的自主研发，突破受限空间恶劣环境传感及干扰抑制、高温薄膜传感器成套工艺、多源数据融合处理、高可靠测量仪器机载工程化等关键技术，构建集成状态参数在线测量、数据分析、故障诊断等功能的重大装备健康状态在线监测平台，实现面向航空发动机、燃气轮机等装备的机载式工程样机研发，解决服役装备多参数在线测量难题，替代国外同类产品，解决“卡脖子”难题，为重大装备健康状态监测、运行安全保障及数字孪生提供技术支撑。

围绕精密测量仪器典型共性核心部件自主可控需求，研究近极限测量理论和方法，充分利用电磁、量子和光子等领域最新的研究成果，从测量原理上突破量程、精度、速度、稳定性和环境适应性等方面的局限，支撑精密测量仪器国产化和新型高端测量仪器的创新研制。 开展特殊光学元件、功能性微纳结构、新型光源（光频梳、稳频激光器、太赫兹源）等关键零部件研制；开展微型测量传感技术与器件研究；针对测量对象形状复杂、测量精度要求接近物理极限、形性参量混叠、测量条件极端等前沿测试问题，开展米级尺度、基于干涉或衍射原理的亚纳米精度新形态测量技术及仪器自主创新，突破传统方法的测量极限，实现0.1nm原子尺度的测量精度；发展三维全尺寸增强测量理论与技术，从超精、超快、超稳等维度突破制造场景的时空四维几何量测量精度极限，助力新型微纳制造工艺研发，保障精密仪器可靠制造，为实现高端精密测量仪器全自主研制解决核心部件“卡脖子”问题。