卫星光通信作为新兴的通信手段,以激光作为载波传递信息,能满足大容量、高速率的数据传输要求,便于实现通信终端的小型化,是构建未来通信网络的基础。由于卫星光通信对终端的对准精度要求很高,需要跟瞄系统的传感器非常精细,且需对复杂多变的空间环境具有适应能力。本文根据卫星光通信终端的工作特点,对其跟瞄系统的传感器进行了深入细致的研究,分析了空间环境对绝对式光电编码器和CCD光斑成像系统的影响,对绝对式光电编码器信号的检测、补偿方法和CCD自动调焦算法进行了深入研究。　　首先介绍了卫星光通信终端的组成及工作过程,分析了引起终端指向偏差的来源。结合跟瞄系统传感器的工作原理和实际调试中遇到的问题,指出了其在空间环境工作时存在的缺陷。　　其次针对绝对式光电编码器在空间应用时可能发生的故障设计了诊断方法,为地面站采取维护措施提供依据:利用小波变换对监测信号进行特征提取,然后用神经网络作为故障分类器判定故障类型,为译码电路参数的修正和编码器备份读数头的启用提供依据。在训练神经网络时采取了一种新的粒子群算法,是基于仿生学原理对标准粒子群算法的更新机制进行改进得到的。仿真显示上述方法能准确判定绝对式光电编码器的故障类型,且有一定的泛化能力。此外,针对光电编码器永久性损伤造成的信号奇异点,采取小波变换方法对其进行定位,提出根据待检信号特点选取最优小波基的方法,仿真表明可以准确定位不同类型的奇异点,为地面站采取措施避开奇异点对跟瞄系统的不利影响提供信息。　　而后分析了莫尔条纹信号的正交偏差和正弦性对绝对式光电编码器精度的影响,并给出了相应的补偿措施。分别采用傅里叶变换和相关函数对正交偏差进行测量,在比较测量结果后确定相关函数法作为莫尔条纹信号正交偏差的测量手段。针对莫尔条纹信号频率随编码器变化的特点,结合编码器结构特点提出了测量正交偏差时实现均匀采样的方法。实测结果表明该补偿方法确实能提高光电编码器的精度。为提高莫尔条纹信号的正弦性指标,采用可调谐滤波器滤除谐波成分和采用经验模态分解进行基波提取。仿真结果表明,可调谐滤波器尽管受编码器转速的影响,在转速较快时才能达到所需的正弦性指标,但在转速较低时正弦性也得到了很大提升。而经验模态分解法获得的基波虽然在不同转速下均能满足细分要求,但在转速较低时实时性较差,需要进一步完善。另外针对莫尔条纹信号幅值随温度等因素变化的特点,提出了一种适合空间应用的绝对式编码器译码方案。　　然后对卫星光通信终端光斑成像系统的自动调焦方法进行了研究。讨论了传统数字图像质量评价方法存在的问题,利用二维小波变换结合人类视觉系统的特点,构造新型的小波图像质量评价函数。针对图像中低频成分对清晰度评价函数的影响,提出采用差分和Sobel算子结合的方法剔除调焦过程中图像的低频成分,分析了在初始离焦量不同时算法对图像细节的提取效果。采用改进粒子群算法搜索图像中细节最丰富的区域用于评价函数的计算,以提高调焦灵敏度。通过对实际光斑信号进行仿真验证了调焦方法的有效性。　　最后建立了跟瞄系统的模型,对卫星光通信终端的捕获、瞄准、跟踪过程进行了仿真,比较了采用本文方法进行传感器信号补偿前后的光通信性能,验证了本文补偿算法的有效性。