现如今,光通信技术已经随着计算机和光电子技术成为改变人类科学认知的一门新兴科学。信标光研究已经广泛涉及于各个领域,是当前光通信技术信息获取的重要途径之一,对信标光技术的理论和应用研究也具有越发深远的意义。本论文首先介绍了信标光动态传递的设计方案以及分析通信链路子系统的相关参数,将目标跟踪技术与信标光多姿态获取技术相结合,从而获取空间信标姿态信息。利用二维光电位置传感器(Position Sensitive Detector,PSD),以正交信标光为载体对信标光所携带的三维姿态进行测量,得到相关的方位、翻转角度以及俯仰等信息。根据点光源以及入射光斑对二维PSD电极电流位置输出以及电势场进行仿真处理,论文的主要工作有:(1)对光的捕获、跟踪、以及瞄准(ATP)系统结构以及动态传递方案、通信模式进行详细分析。根据相关理论推导以及跟踪系统设计,在一定的发射光功率条件下,实验得出ATP跟踪的准确度与通信性能之间的紧密性,实用价值较强。(2)在对信标光的基坐标传递机理深入分析后,基于2D PSD位置传感器的横向光电效应,对其在三维姿态测量中的应用进行理论推导以及模型的仿真。从仿真结果的电势场梯度方向分布可以看出,二维位置传感器检测的为光斑的质心。在强度质心相同时,如果光斑直径大小改变,2D PSD在测量区域范围内不会受到影响。(3)提出并设计了一种集空间目标亮度、光谱和偏振探测功能于一体的共光路多参数解耦测量系统,利用此系统对信标光动态传递过程进行多参数特征同时提取,为空间目标识别提供多维度的信息来源,解决了空间探测中多参数提取困难、提取效率低、识别错误率高的问题。(4)基于Lab VIEW设计了上位机软件,并进行了实时在线检测,模拟跟瞄系统。分析传感器的性能指标,模拟信标光进行光路实验以及三维姿态解耦实验,实验测得在工作区域内,2D PSD位移分辨精度达到2?m;在0～90°之间,偏振基矢角在一个周期内改变四次,偏振角度的测量精度低于3°。当偏振方位角在45°左右时,偏振测量的角度测量精度优于0.1°,测量精度达到要求,验证了测量方案的可行性。