量子通信在原理上被证明了是一种安全的密钥分发方式。海洋占地球面积71%,环境与大陆迥异,几乎没有通信基础设施依托。拓展量子/激光通信的覆盖区域,构建覆盖全球的天地一体的量子/激光通信网意义重大。将量子/激光通信的对象拓展至包括海上移动平台在内的各种平台,实现岸-海、海上编队内、编队间的量子密码及激光通信,提高密码通信的安全防护水平和信息传输的带宽。未来,以“天地一体化”量子/激光通信网络为基础,可形成“海-陆-空-天”立体式多维度跨平台量子/激光通信网络,满足对信息安全防护的高等级保障需求。星-舰激光通信或量子通信在国内外尚属空白。舰载望远镜的作用是建立和保持高动态的通信链路。舰载望远镜不同于地基望远镜,海洋环境的复杂性极大地增加了望远镜捕获和跟踪的难度。在随海浪随机、剧烈摆动等条件下难以实现远距离、强扰动的卫星到舰船的量子或激光通信,捕获对准技术是通信成功的前提条件,对其技术提出了更高的挑战。本文的研究背景是量子/激光通信,对卫星到舰船的视轴捕获关键技术进行深入系统的研究。针对舰载望远镜在随海浪随机、剧烈摆动等条件下难以实现远距离、强扰动的卫星到舰船视轴捕获的难题,开展了星-舰量子/激光通信系统及链路建立研究。论述了望远镜系统的组成单元、主要功能、性能指标以及工作原理,给出了量子/激光通信系统的具体功能,论述了舰载量子/激光通信望远镜系统是量子/激光通信系统的关键技术和核心单元,是通信链路能否建立的前提与必要条件。分析了影响捕获性能的因素,包括开环捕获不确定区域、信标光发散角、初始捕获时间、信标光丢失再捕获时间等参数。分析了捕获稳定性与链路可通性的关系,为后续研究提供理论基础。针对舰载望远镜受海浪强扰动下难以减小捕获不确定区域的难题,开展了随海强扰动条件下的舰载望远镜高精度视轴指向技术研究。构建了舰载条件下跟踪测量系统视轴指向模型,分析了各部分误差的影响与模型形式;针对构建出的模型,进行特性分析和模型精化,提出了基于监督学习的半参数估计方法;针对工程应用中存在测量粗差的情况,提出了基于数据深度加权的稳健估计方法,给出抑制粗差影响的视轴指向误差估计与补偿方法;最后,通过仿真试验验证了上述方法的有效性。针对星-舰量子/激光通信链路中断后再捕获的难题,开展了舰载望远镜随海强扰动条件下基于容积卡尔曼滤波(CKF)轨迹预测的再捕获技术研究。构建了舰载望远镜的移动测量模型和卫星终端的动力学模型,结合船摇测量误差不确定性和目标轨道的模型误差不确定性,提出了基于强化CKF轨迹预测再捕获技术,减小卫星预报误差引起的捕获不确定区域,提高捕获概率和减小丢失再捕获的时间,从而增加通信时间。并对该方法进行了仿真试验,验证了方法的有效性。针对本文的研究内容,开展了外场海上试验。介绍了围绕提高和检验舰载量子/激光通信视轴捕获性能所做的一系列海上实验。进行了恒星开环指向试验,对全天域恒星的开环指向误差均方差方位为25.88",俯仰为32.75",总的开环指向误差41.7"。结果表明:视轴指向模型精度具有稳定性,可长时间适用;在航行过程中望远镜指向精度无明显变化,适用于舰船航行工况。在海上完成了对“墨子”号量子科学试验卫星的捕获跟踪实验,在船上捕获“墨子”号共计3次,捕获概率100%,初始捕获误差均方差方位为58.8",俯仰为36.9"(包含了轨道预报误差)。成功利用改造的舰载望远镜进行了对“墨子”号量子卫星的初始捕获,捕获时间小于3s。