由于角反射器的定向反射特性,所以被广泛的应用到外场测试中,用来增加系统作用距离和提高精度。但是角反射器的特征参数直接影响系统的跟踪性能,因此本文针对在靶场武器试验中对目标跟踪的要求,综合分析了目标特性、大气传输以及光电探测系统等的特性,提出了一种三层三面多通道半球形激光角反射器阵列结构,实现了外场环境下低空目标的高精度、远距离跟踪。本文研究的主要内容为：(1)分析了空中运动目标激光跟踪系统的组成：主要包括发射系统,目标反射系统,位置探测系统,距离探测系统和控制系统；对空中运动目标跟踪系统的测距技术、测角技术进行了分析。(2)根据空中运动目标激光跟踪系统工作原理,建立了激光角反射器为目标反射器的跟踪系统的作用距离模型；分析了大气、激光发射系统、光电探测器以目标反射特性对激光跟踪系统性能的影响。最后,进行了数值仿真,结果表明,随着激光发射功率、探测器灵敏度、大气能见度的增大系统作用距离增大,随着激光发散角增大而减小(3)研究了理想角反射器的光学特性。应用光学矢量法分析了角反射器的几何光学特性,包括全内平行反射、内部光线轨迹、等光程和有效面积；分析了直角误差和面形误差对角反射器远场衍射的影响,并建立了角反射器远场衍射的数学模型。本部分的研究,为后续的角反射器设计提供了理论依据。(4)根据低空运动目标特性,设计了一种半球形激光角反射器阵列,可以实现在目标姿态变化的情况下,对其信号无盲区的反射。该阵列外形尺寸为φ119mm×88.8mm,共有15个角反射器,分三层,每层有5个角反射器；设计了底面为正六边形的角反射器,边距为27.5mm,有效口径为26mm,高为19.5mm。(5)采用solidworks建立了角反射器单元、角反射器阵列以及其它零部件的三维实体模型。最后,完成了多通道半球形激光角反射器阵列的结构设计。(6)采用精密测角仪和光电准直仪对角反射器的角度误差和平行度进行检测,结果满足技术指标要求。用户单位进行阵列盲区试验,飞行试验结果表明此设计的合理性。