自由空间光通信(FSO)技术是一种基于光传输方式，采用红外激光为载体承载高速光信号、并以空气为介质的无线传输技术。空间光通信是极具潜力的通信方式，它以其高带宽、高码率、高保密性、低功耗等优点成为空间通信发展的新方向，具有良好的应用前景，各个国家都非常重视对空间激光通信的研究工作。但是可靠的通信要求较高的瞄准精度。由于空间环境的复杂，捕获、跟踪和对准(ATP)技术已成为实现空间光通信的关键和难题。因此研究高精度的ATP技术非常必要。论文包括六章。 第一章简述了FSO的发展历史，技术优势，以及研究空间光通信的意义和国内外研究现状，并就空间光通信的应用前景及发展趋势进行了概括性的论述。阐述了ATP技术的概念、ATP技术在空间光通信系统中的重要性、ATP系统在国内外的研究现状。 第二章首先对空间光通信系统的整体结构进行了分析，系统包括：光发射模块；光接收模块；光学天线子系统；控制子系统；ATP子系统。文章对各个子系统的结构，工作原理、及功能作了较详细的阐述。重点研究了ATP系统的结构，对ATP系统的粗跟踪子系统和精跟踪子系统的主要器件构成、工作原理，工作过程进行了详细的分析。 第三章详细探讨了空间光通信系统的信号精度问题，包括大气信道对信号误差的影响；探测器CCD的噪声分类、误差信号分析及处理方法；机械摩擦力和平台扰动等因素对精度的影响。 第四章对ATP系统的部分硬件进行了设计，主要包括：粗跟踪DSP控制器和伺服驱动装置等器件的选择；主要接口电路的设计；．ATP伺服信号的检测和处理：控制器对位置、速度控制流程等。 第五章提出了提高ATP系统伺服精度的方案，主要包括：粗跟踪子系统的速度回路校正方案和位置回路校正方案；精跟踪子系统的全数字控制器校正方案。并在此基础上对各个方案利用matlab进行了仿真分析，从仿真结果看，所提出的方案具有一定的可行性。 第六章是对文章内容的总结和对后续研究的展望。