自由空间激光通信系统由于其可用频带宽、通信速率高、定向性保密性强,已成为近年来的研究热点,具有广阔的应用前景。但是,传输信道中的大气湍流和大气衰减是制约其发展的主要因素,大气湍流和大气衰减分别由大气折射率结构常数和大气消光系数来表征。只有深入研究大气信道,才能准确掌握其对激光通信性能的影响,并针对性的开发出大气效应抑制手段。近年来,为了满足自由空间激光通信信道测试的需求,研究人员开发了大气折射率结构常数和大气消光系数的同步测试方法,该方法要求激光光束传输光轴和投影光轴精确对准。然而,在实际的激光通信系统中难以实现准确的光学对准,导致了较大的测试误差。为了解决失配条件下的同步测试问题,使信道测试更便于使用,本文提出了光强拟合法和光强积分法两种测试方法。这两种测试方法将失配距离作为一个参数进行处理,所以能够克服激光传输光轴和投影光轴未对准的问题。光强拟合法的原理是将测得口径上长周期平均光强分布与理论长周期平均光强分布进行拟合,进而同步解算出大气传输特性参数及失配距离。光强积分法的原理是依据一定口径内长周期平均光强积分中包含大气传输特性参数及失配距离,通过计算大小不同的同心圆内的接收功率进而同步测试大气传输特性参数及失配距离。两种方法都能够仅利用接收口径上的部分离轴光斑,同步测试大气折射率结构常数、大气消光系数和失配距离。本文还对两种测试方法的口径约束条件进行了讨论。为了验证上述方法的可行性和准确性,分别采用相位屏仿真验证和实测验证。仿真验证方面:通过相位屏模拟投影光学,构建长周期平均光强分布,采用两种测试方法分别测试大气传输特性参数,并对测试性能进行分析,得出了测试范围和分辨率;实验验证方面:通过外场实验获取大口径散斑数据,在此基础上,通过取不同口径位置和失配距离验证测试准确性,并对失配距离及背景光的影响进行了讨论。上述研究解决了失配条件下同步测试大气折射率结构常数和大气消光系数的问题,仿真和实验全面验证了两种方法的可行性和准确性,探讨了有效测试范围和测试分辨率,并对测试约束条件进行了分析。大大降低了失配对测试结果的影响,使失配条件下的大气传输特性参数测试成为可能。