在过去的几十年中,得益于光电器件性能的巨大进步和无线通信设备市场需求的高速增长,空间激光通信技术得到了快速的发展,它被认为是实现超高速、大容量航天通信的重要解决方案之一。然而由于激光的发散角极小,通信距离又较远,还会受到诸如卫星平台的自身振动、大气湍流等因素的干扰,这都可能使光束偏离最佳的指向,甚至造成通信中断。因此,空间激光通信系统需要高精度的光斑位置检测技术以实现对光束的捕获,瞄准与跟踪。相比于电荷耦合器件(Charged Coupled Device,CCD)与位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD),阵列探测器在具有高分辨率与高帧率的同时还可以通过拓展单元规模以提供充足的探测视场,能够同时满足粗、精跟踪阶段的性能要求,是单探测器复合轴跟踪技术的理想选择。本文主要针对基于阵列探测器的空间激光通信光斑位置检测技术进行了深入研究,主要研究内容如下:1.对阵列探测器在空间激光通信中的应用进行了调研,对比了常用的几种光电位置探测器。在分析了阵列探测器原理结构的基础上,建立了光斑位置检测系统的简化模型并分析了其性能评价参数,重点讨论了可以使阵列探测器实现连续位置输出的光斑半径范围。2.为精跟踪阶段的阵列探测器提出了两种新型的光斑位置检测算法:(1)针对高斯光斑提出了反向传播(Backpropagation,BP)神经网络位置检测算法。利用BP神经网络对解算值-光斑中心实际位置之间的函数关系进行拟合,并针对光斑位置检测这一具体应用场景提出了对神经网络进行最优化配置的方法。仿真结果表明,该算法在达到了nm级别的光斑位置检测精度的同时还保持了较低的运算量,此外其还具有对不均匀性的抑制能力。(2)针对拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,L-G)光斑提出了L-G光斑位置检测算法。深入探讨了阵列探测器对于不同模式的L-G光斑的响应情况,在无穷积分法的基础上通过引入误差因子补偿了由探测器形状和死区引起的误差。仿真结果表明,相比于无穷积分法,该算法最多使均方根误差减小了97.6%,其位置检测精度可达um级别。3.为粗跟踪阶段阵列探测器的光斑位置检测提供了一套可行方案。首先为了精确计算多单元阵列探测器基本单元电流值提出了改进型无穷积分法,在原有算法的基础上去除了死区以及探测器边界以外多余的积分区域对检测精度的影响,还通过引入误差因子补偿了死区尺寸不准确所造成的误差;随后以一个4×4的多单元阵列探测器为例,为其提供了三种解算策略以处理不同尺寸的光斑;最后通过定义阈值以准确地判断基本单元的光斑覆盖情况,从而进一步确定所需要采用的解算策略。4.为四单元阵列探测器与多单元阵列探测器设计了硬件电路,并分别为它们搭建了位移测试平台,通过实验对所提出的BP神经网络位置检测算法与多单元阵列探测器位置检测方案的位置检测性能进行了验证,实验结果显示采用多单元阵列探测器位置检测方案和BP神经网络位置检测算法的光斑位置检测系统分别达到了APT系统粗跟踪阶段和精跟踪阶段的指标要求。