近年来,无线光通信因其高带宽、高数据传输速率、抗干扰能力强、安全性高等优势,已经成为国内外研究热点。由于平台相对运动、基座振动、光束发散角窄等诸多原因,无线光通信链路的建立需要使用捕获跟踪机构。典型捕获跟踪机构采用粗精两级架构,在近半球形空域覆盖范围内实现微弧度量级的跟踪精度。但是,典型的粗精两级捕获跟踪机构结构复杂、体积重量功耗大,不便于快速部署和使用维护。而在舰船、车辆间进行无线光通信的特定场景下,仅需要在球带状空域覆盖范围内建立激光通信链路,便能满足应用需求。因此,本文以简化典型粗精两级捕获跟踪机构为目标,提出并实现了一种新的轻小型无线光通信捕获与跟踪技术方案,并开展了外场演示验证。在实验过程中发现,完全依赖经验进行PID参数整定非常困难,于是又提出了一种新的多点并行随机梯度下降的PID参数自动整定算法。具体研究内容包括:1轻小型无线光通信捕获与跟踪原理样机研制。以检流式振镜为核心器件,结合激光发射模块、图像采集模块、平台姿态传感模块、数据采集模块、核心控制单元和光学组件等硬件,完成了原理样机的硬件集成。基于Lab VIEW软件开发环境实现了稳像算法、手柄控制算法、图像跟踪算法和消像旋算法,完成了原理样机的软件开发。2轻小型无线光通信捕获与跟踪原理样机性能的外场实验验证。在原理样机各功能模块的实验室定标基础上,先后在地面和海面开展了实验验证。实验结果表明,在通信距离大于2km且舰船晃动幅度小于8度的条件约束下,达到了10s至120s的稳定时间,并且跟踪精度为40微弧度。3多点并行随机梯度下降的PID参数自动整定算法研究。借鉴群智能算法和自适应光学领域的SPGD算法思想,创新性地提出了多点并行随机梯度下降的PID参数自动整定算法。并在多个控制系统模型中,将该算法与遗传、粒子群这两个经典的PID参数自动整定算法进行比较。MATLAB仿真结果表明,新算法整定效果好,超调量、稳态误差优于经典算法。综上所述,本论文研究全面突破了轻小型无线光通信捕获与跟踪技术,为无线光通信终端的小型化、便携化奠定了坚实的理论和技术基础。