卫星激光通信技术是卫星通信技术的重要发展方向,具有通信容量大、功耗低、设备体积小、重量轻、保密性强和抗干扰能力强等优点。目前,卫星激光通信研究已成为一个热门研究领域。卫星激光通信包括星地激光通信和星间激光通信。星地激光通信链路是卫星激光通信的关键环节之一。当激光光束在大气中传输时,大气层中不同尺度的大气湍流使得传输光束发生折射和衍射,而产生到达角起伏、大气闪烁、光斑畸变和光束漂移等湍流效应。大气湍流引起的折射率随机起伏影响卫星光通信跟瞄系统接收光斑光强的随机变化,严重降低光束的传输质量,从而影响了星地激光链路的通信性能。因此,本文就大气湍流影响下卫星光通信探测光斑分布特性和光斑中心定位算法进行了相关研究。本文首先对国内外卫星激光通信的研究现状进行了综述,介绍了大气湍流对星地激光链路的瞄准捕获跟踪影响的研究现状和进展,概述了大气湍流效应以及大气湍流的物理模型和光学统计特性。分析了星地激光通信链路的特征,给出了平均接收光强的解析表达式。基于实验的测量结果,对高斯光束在大气中的远场光强分布、接收光强概率密度、接收光斑的中心位置等湍流大气导致的接收光强的统计性质和光斑特性进行了分析。通过理论和数值仿真对影响光斑分布特性的因素进行了分析,重点分析了光束参数、天顶角和发射数目对光斑分布的影响。最后,从算法上分析了提高了大气湍流影响下卫星光通信跟瞄系统成像光斑中心定位的方法,提出了基于Bayesian估计的小波滤波的高精度去噪定位算法,并结合改进的Otsu图像阈值分割,对光斑进行了较为科学合理的处理,建立了基于Bayesian滤波的Otsu形心定位算法。通过仿真分析表明,该算法在弱湍流下能使光斑中心误差相对减少30%,取得了比较精确的光斑位置,为以后更深入的研究打下基础。