位置服务驱动着无人驾驶、物流管理等行业的发展,现今用户对于实时的精确定位提出了较高的要求。基于可见光通信(Visible Light Communication,VLC)的定位使用LED作为信号源在光信道中发射ID信息,接收端对接收的光信号解调进而实现定位。本论文从可见光定位两种常见接收端——光电传感器(Photodiode,PD)和图像传感器(Image Sensor,IS)出发,针对如何实现快速、高精度的三维定位技术、如何提供真实场景下接收端的位置和方向角信息等问题进行深入研究,并构建实验平台对所设计的算法进行实验验证。主要研究内容如下:1、采用基于接收信号强度的PD定位方式,设计了一种基于自适应差分进化算法的快速高精度三维定位算法。首先将可见光定位问题转换为全局优化问题,并使用自适应差分进化算法在定位空间搜索接收端高度最优值。然后根据接收端平面上LED光源投影圆的几何关系,将求解的接收端高度代入公式即可得到X、Y轴坐标。仿真结果表明该算法在保证厘米级三维定位精度的同时单点定位速度大幅提升。2、采用单目相机作为接收端,设计了一种基于改进透视n点投影算法(Perspective-n-Points,Pn P)的VLC静态三维定位算法,并提供接收端的位置、方向角信息。首先将接收端图像中亮条纹数量作为特征,设计一种快速的LED ID解调算法。其次,将每盏LED灯在图像传感器上的投影视为单个特征点,从而得到若干对二维图像坐标及其对应的LED灯具三维世界坐标。充分利用VLC系统中视觉测距的特性提出一种改进的Pn P算法,最后计算接收端位置和方向角。搭建可见光定位平台,并用实验验证了算法的有效性。3、设计了一种基于多目标图像跟踪的VLC动态三维定位算法。第一帧图像检测LED ROI并初始化目标模板,后续图像帧通过优化的模板匹配法实现多目标跟踪,从而得到每一帧图像中LED圆心的二维像素坐标。在实施LED ID识别流程后,结合匹配的LED的3D-2D特征点和改进的Pn P算法,最终得到接收端的位置和方向角信息。实验结果表明该算法具备较好的实时性。