随着卫星重力场探测任务的展开，星间激光干涉探测技术受到航空航天领域的广泛关注。与微波探测技术相比，激光干涉测量测程远、精度高、抗干扰性强，在超远距离星间链路的建立中具有明显的优势，近年来逐渐成为深空探测、远距离星间通信中重要的技术手段。由于激光的衍射角较小，只有当主从航天器实现精密对准，并保持稳定的跟踪水平，才能完成高精度的科学探测与通信任务。

受到超远星间距离和复杂空间环境的影响，激光束失调角的检测误差会增大，使建立稳定激光链路变得更加困难。本课题针对星间激光外差干涉系统中的脱靶量检测技术展开研究，对目前国内相干激光脱靶量检测技术进行分析与比较，最终选择了差分波前传感原理设计脱靶量检测实现系统，该方案将光电流信号的相位信息作为脱靶量检测信息，理论上具有比传统光斑位置检测法更高的检测分辨力。主要的研究内容有：

（1）在分析了相干检测与差分波前传感原理的基础上，设计了相干激光脱靶量检测实验系统，并介绍了系统评价指标与具体方案设计。

（2）针对正交相位计设计中，传统低通滤波器在响应速度和抗噪性能上的矛盾，提出了基于自适应卡尔曼滤波器的数字锁相环相位计。在保证系统响应速度的前提下，有效提高了相位计的抗噪性。

（3）在对比了几种常用测角算法的基础上，提出了一种基于改进差分进化算法的测角算法，使用差分进化算法直接对脱靶量检测的数学模型进行解算，有效提高了解算精度。针对标准差分进化算法在优化后期收敛速度降低的问题，对变异因子与交叉因子提出改进方案，有效提高了解算速度。

（4）搭建了相干激光脱靶量检测实验平台，在500μ rad范围内，测角误差低于5μ rad，验证了所提脱靶量检测方案的合理性。

本文设计的基于差分波前的脱靶量检测系统基本可以实现实验室环境下相干光的脱靶量检测，为今后开展更加深入的相干光精密指向控制技术的研究提供了具有重要参考价值的技术指导。