无线激光通信(Wireless Laser Communication,WLC)是一种利用激光作为载波传播信息的通信方式,具有通信容量大、抗干扰能力强、架设机动灵活、无需无线电频谱许可等优点。由于WLC系统采用发散角极小的激光作为载体,光束非常窄小,加之大气湍流和平台抖动带来的光束漂移和光斑抖动影响,需要一套捕获、跟踪和瞄准(Acquisition、Tracking and Pointing,ATP)系统来建立通信链路并保证链路的畅通。光斑检测技术是ATP系统中的一项关键技术,一种抗干扰性强、鲁棒性好的光斑检测方法可以有效地缩短捕获时间、提高跟踪精度。本文完成的主要工作有:(1)设计了一种新的ATP系统光斑检测方案。利用天线前端CCD相机完成光束初始捕获;光束经卡塞格林望远镜接收后,需要被分光棱镜一分为二,其中一束在毛玻璃屏上成像,后端CCD相机通过对屏上光斑位置的检测完成光束的精跟踪。(2)根据光斑检测系统的特点提出了相应的图像处理算法。对于捕获探测器,通过制作凝视端背景噪声模板的方法识别出目标光斑;精跟踪阶段,采用圆拟合算法计算出光斑的零点坐标和半径,并通过对不规则环状光斑的特征提取和参数降维检测出光斑形心坐标。(3)完成了系统的软件设计和算法的软件实现,并进行了多次外场系统调试,确保了算法和系统的稳定性。本文最后给出了各阶段算法的光斑处理效果图,在1.3km实验中,从复杂背景噪声中准确识别出目标光斑,并成功提取出不同时刻光斑在水平和俯仰方向上误差信号,给出了光斑坐标的位置分布图,实现了系统自动捕获、对准和跟踪功能。