近年来,空间激光通信在全球通信中起着越来越明显的作用。对于激光通信系统而言,未来的发展趋势是系统体积更小、通信速率更高、通信距离更远。而对于自由空间的激光通信系统,减小其在自由空间传输过程中的功率衰减就成为了实现更远距离传输的重要技术途径,而这又要求通信光束的束散角以接近衍射极限角发射。但激光发射光束变窄同时意味着光束对准过程的难度将会大幅度增加,需要攻克更多的技术难题,所以远距离、高精度光束通信的快速、精准的捕获、瞄准和跟踪技术即PAT技术就显得尤为重要,而在PAT技术中精跟踪技术又起着至关重要的作用。本文依据精跟踪系统的组成、工作原理,从检测单元、执行机构、控制补偿单元三个主要组成部分出发,通过原理分析、建模仿真、实验测试三个手段对空间激光通信中精跟踪系统的关键技术进行了系统研究。总结并分析了现有的光斑检测技术,重点结合CCD、QD等器件特性,研究提高光斑检测精度的方法与技术措施;分析检测系统提高输出脱靶量速率的方法;研究精跟踪伺服执行机构可能选用的器件,建立执行机构模型,并针对临近空间激光通信所搭载平台不同、振动特性存在差异的特点设计系统补偿控制函数,并应用matlab软件完成精跟踪系统整体建模及仿真分析。最后设计精跟踪信息处理单元,将图像采集、滤波、光斑中心计算、控制补偿、脱靶量实时输出等功能集成在FPGA中完成。搭建实验平台,模拟真实平台振动环境,将研究内容中相关技术应用到精跟踪系统上,通过实验方法完成了精跟踪系统性能整体测试,结果表明此系统可以较好的完成精跟踪系统性能,为空间光通信系统的实际应用奠定基础。