由于采用点对点通信模式,空间光通信系统在通信开始前,需要完成通信视轴的指向、捕获和跟踪(PAT)3个过程,且在PAT系统中,第一步工作为视轴初始指向阶段,故视轴初始指向精度直接决定了通信系统是否捕获成功。指向完全是开环过程,指向精度的大小决定捕获不确定区域大小。在装配和运行光通信终端时,不同坐标系之间的位置误差(经度、纬度、高程)、姿态角(俯仰角、偏航角、横滚角)、安装角对准误差和动态滞后等误差通常是不可避免的,这些误差导致视轴初始指向错误。通常星载光通信系统不确定区域大小在4～6 mrad,机载光通信系统不确定区域大小在10 mrad。因此,如何提高视轴指向精度,降低不确定区域大小是空间光通信系统的关键技术之一。本文以动态激光通信视轴指向系统为研究背景,首先,介绍激光通信系统及PAT分系统的工作原理,并详细介绍了通信系统视轴指向原理。基于全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)实时更新的位置和姿态信息,利用坐标转换理论解算视轴指向角。其次,对影响视轴指向精度误差因素进行了分析,提出两种方案降低视轴初始指向误差。一种为降低系统指向误差的视轴标校方法,采用CCD摄像器对指向角进行标定,以校正仪器的安装误差以及角度的测量误差,从而降低系统误差。另一种为在视轴初始指向系统中加入最小二乘、贝叶斯估计、卡尔曼滤波、粒子滤波等信息处理方法及技术,对传感器误差、动态滞后误差等进行处理,从而平滑数据波动、减小动态滞后。仿真和试验结果表明,在视轴指向系统中加入经典卡尔曼滤波、粒子滤波和扩展卡尔曼滤波信息处理方法后将有效平滑GPS/INS组合系统输出的位置、姿态角等数据波动,并且滤波器的预测功能可减小动态滞后的影响,从而提高视轴指向精度,降低不确定区域大小,为空间光通信视轴指向系统设计提供参考与指导。