在深空光通信领域,需要对通信链路进行建立并维持,在利用信标进行捕获的过程中,深空光通信终端会捕获信标,建立通信链路并进行接下来的工作。与地球近地轨道的卫星光通信相比,深空光通信的通信链路距离更远,空间环境更恶劣,传统的地面发射信标的跟瞄方式很难满足深空光通信捕获、跟踪建链需求,因而出现了利用自然天体的图像作为扩展信标的捕获策略,例如地球图像。本文利用地球图像作为扩展信标对信标的精准捕获问题展开研究,利用扩展信标具有可以提高捕获概率和降低捕获时间的优点等等。本文对深空光通信信标精准捕获模型进行了设计,针对火地链路展开分析与研究,为了实现信标的精准捕获并精准捕获到地面站的位置,将信标捕获整个流程分为初步捕获、精准捕获和辅助捕获,结合精准捕获和辅助捕获的方案共同确定地面站的位置。针对深空光通信中,受到深空光通信链路距离远以及其它噪声的影响,探测器采集到的信标图像的分辨率可能较低,信标图像的细节也可能不满足捕获条件的问题,提出利用约束最小二乘方算法来进行图像修复处理,并提出利用Canny边缘提取算法进行信标参考图像和信标采集图像的边缘提取工作。针对地球自转的影响,提出利用其余六大洲的信标参考图像进行地面站的精确捕获。针对深空光通信瞄准捕获跟踪系统对于实时性要求较高的特点,提出利用现场可编程门阵列（FPGA）进行信标精准捕获算法的硬件实现,利用硬件可以并行处理数据的优势,对硬件实现工作进行了模块划分,将整个系统分为三个模块分别进行设计,先撰写RTL代码并进行仿真测试,之后综合生成bit流文件并下载到FPGA中,进行算法的硬件实现测试,结果表明基于FPGA硬件实现的效果较好,显著提高了算法的运行速度。