空间光通信是极具潜力的通信方式。但是可靠的通信要求较高的瞄准精度。由于空间环境的复杂，捕获、跟踪和对准(ATP)技术已成为实现空间光通信的关键和难题。因此研究高精度的ATP技术非常必要。 在第一章介绍了空间光通信及其ATP基本概念，定义了对准信息(PI)概念，讨论了目前国外空间光通信系统中PI获取的三种典型方法，国内外空间光通信和PI获取方法研究动态。介绍了课题来源、研究目标和研究思路。 在第二章分析了PI精度要求及其限制。利用瞄准误差模型，分析得出典型情况下星间光通信PI精度要求达到亚微弧度量级。利用位置传感的光电信号模型，分析了光学传感器位置测量精度的基本限制。通过比较传统定位方法抗噪声能力，我们发现，相关定位法、质心法和形心法可在较小的信噪比下得到较好的结果，但是它们仍不能满足空间光通信系统的要求。 在第三章讨论了高定位精度的去噪方法。通过小波理论分析了激光远场光斑图像的广义高斯噪声特性，从而提出了三种高质心精度的去噪方法：SUSAN滤波，基于Bayesian估计的小波滤波和基于交叉验证的小波滤波。 在第四章研究了基于SUSAN滤波的二维Otsu形心定位。按光斑图像的非高斯光强度分布模型和广义高斯噪声模型计算表明，Otsu分割的形心定位精度最高。通过从提高抗噪声能力、运算速度和定位精度三个方面对Otsu的改进，提出了一种基于SUSAN滤波的二维Otsu形心法算法。利用该算法可得到0.04μrad的定位精度。 第五章研究了双光斑定位方法(TSO)。分析了卫星平台的振动，提出了TSO方法：首先对双光斑图像利用SUSAN进行滤波预处理；然后对经过预处理后的光斑图像沿坐标轴的两个方向进行均值投影，得到两幅双峰波形图；最后对投影图像利用正态函数拟合法得到峰值位置坐标。 第六章研究了地球图像信标定位。针对地球图像特定目标，通过考察现有的快速相关算法，提出了基于SUSAN的SSDA算法和改进的频谱法，它们分别在光斑大小高于6 pixel×6 pixel和3 pixel×3 pixel的条件下，具有较好的定