随着航空航天科技的发展,特别是空间卫星光通信和天基激光武器等空间应用技术中对目标的快速、精确地瞄准和跟踪的需要,人们对光电轴角编码器及其译码系统提出了越来越高的要求。目前的译码电路普遍采用电子学细分技术来提高光电轴角编码器的分辨率和精度,但是对于环境的影响,电路本身不具有自适应性,因此,在不同环境条件下引入的细分误差对译码电路以及控制系统整体精度影响很大。同时,由于传统的译码电路结构的局限,存在着通用性差、使用寿命短和故障率高等严重缺陷。本文介绍了目前国内最先进的绝对式光电轴角编码器的编码和译码原理,并实现了以电子学细分技术为基础的译码电路的硬件和软件设计。通过理论和试验分析了光电信号参数变化对电子学细分的影响,证明了增强译码电路自适应性能力对提高编码器测角精度的必要性。基于此,提出了粗码自适应比较电平和精码自适应增益电路两种光电流信号硬件处理模式,并设计加入了精码中值跟踪算法,同时设计了一种基于锁相环自适应采样频率技术的细分信号相位偏差测量和补偿方法,成功地消除了空间环境影响下的信号幅值和正交性带来的细分误差。最后提出并实现了一种新的高可靠性数字译码方案,具有通用性强、使用寿命长和故障率低等明显优势。为解决传统译码电路故障率较高且人工诊断难度较大的问题,本文设计了一种基于小波特征提取和神经网络故障分类的离线故障诊断方法,很好地降低了故障调试难度,同时测试数据表明该故障诊断方法具有很好的准确性和泛化能力。