国内外就瞄准捕获跟踪(PAT)技术做了深入地研究,无论在理论仿真和在轨实验中都取得了巨大的成就。PAT技术的最终目的是使信标光的动态变化范围满足微弧量级。本文在瞄准角的预测精度达到该要求的情况下,可以省略捕获过程直接建立通信,提出了一种预测瞄准通信技术,作为PAT工作状况的补充,对未来该技术的发展具有重大的理论和工程意义。在预测瞄准通信过程中,卫星受空间摄动的作用后无法及时补偿,而空间环境摄动会影响预测瞄准精度,从而影响系统的通信性能。因此分析卫星的在轨摄动,提高瞄准角的预测精度,对卫星预测瞄准激光通信技术具有重大意义。对于星地激光通信链路,大气湍流的作用也尤为明显,有必要结合瞄准角的预测精度和大气湍流的作用进一步仿真分析。本文针对高轨卫星激光通信终端与地面激光通信终端之间的预测瞄准通信过程,做了一下几方面的工作:文章首先阐述了PAT技术的研究背景,调研了卫星轨道理论、模型、分析方法在国内外研究现状。针对高轨卫星建立了轨道摄动模型、姿态摄动模型。根据星地激光通信中终端位置矢量、各个坐标系之间变换矩阵、姿轨摄动模型和瞄准通信时间,建立了星地预测瞄准通信的模型。本文首次根据姿轨摄动模型和预测瞄准通信模型,仿真分析了轨道摄动、姿态摄动、姿轨摄动对瞄准角度和角度误差的作用效果。得出了GEO与IGSO对地终端瞄准角度受摄动作用差异的原因。根据轨道预测算法和姿态预测算法,带入星地预测瞄准通信过程模型,比较了不同算法针对GEO和IGSO卫星对地激光通信终端通信瞄准角度的预测精度。本文首次定义了星地激光通信链路预测瞄准通信的角误差,即分为固定偏移误差与随机起伏误差。本文结合星地下行链路大气理论和瞄准误差,重新推导了误码率公式,仿真了星地下行链路中瞄准固定偏移误差对GEO与IGSO激光通信链路误码率的作用。本文结合星地上行链路的光束漂移、光强起伏和瞄准通信误差,重新推导了上行链路误码率公式,仿真分析了星地上行链路瞄准通信的固定偏移误差对GEO和IGSO卫星激光通信链路接收端光强起伏和通信误码率的作用效果。