自由空间光通信(FSO)其结合了光纤通信与无线通信的优点，在解决“最后一公里”接入问题中充分发挥了优势，是光纤通信的延伸和补充。FSO是一项点对点传播的视距通信技术，因此系统在通信过程中，在角度偏差以后，其收发两端的跟踪、捕获、对准是整个系统商用的保证。这是自动跟踪(ATP：Acquisition，Tracking，Pointing)子系统的主要任务。 本论文在对自由空间光通信的关键技术进行分析的基础上，设计了一套自动跟踪子系统。其中采用信标光、信号光分离的光路系统，采用线性度好、大探测面积的光电位置敏感器件(PSD：Position Sensitive Detector)作为位置误差探测器。ATP系统对角度偏差探测的精度有较高的要求，然而由于器件暗电流和背景噪声，用PSD直接探测无法满足要求。为了提高ATP系统角度探测的精度，论文中论证和设计了一套提高PSD位置探测精度的方法和系统。引入了微弱信号检测的措施，对信标光进行方波调制，接收端通过将接收到信标光信号进行差分相关处理来消除背景光和暗电流的影响。通过硬件电路搭试和软件程序设计，最终实现了数字方式的差分相关处理，提高了PSD位置探测的精度和灵敏度。从实验分析数据可看出，这种处理方式有较好的效果。在ATP系统中，为后端的控制系统提供了更精确的位置信息。从而改善了自由空间光通信中ATP的精度和灵敏度，提高了整个系统的性能。