室内高精度定位定姿的需求正在迅速增长,诸如电影特效中的动作捕捉、多种运动障碍的康复治疗、行人/机器人的定位定姿等应用层出不穷。然而,因设备成本高昂、实验平台复杂、应用场景单一等缺点,现有室内高精度定位定姿系统的应用和推广受到了严重的限制。针对这一问题,本文设计和实现了一种低成本、高精度的室内定位定姿系统。该系统基于环境中预先布设且坐标已知的二维码,用户穿戴摄像头和惯性传感器在二维码覆盖区域运动,使用视觉/惯导紧组合算法来融合传感器观测值,从而实现连续可靠的高精度位置和姿态输出。本文的主要研究工作和贡献如下:（1）本文设计了一种易识别、工作范围广、信息容量大、具备离线储存功能的二维码:CIP 码（Composite Information 2D Code designed for Positioning）,并提出了对应的检测算法。实测结果表明,所提出的检测算法适用于拍摄距离小于8米、倾斜角度在75度内以及拍摄时相机发生横滚等场景,有效地提升了室内环境相机图像中CIP码检测的可靠性。（2）本文提出了一种基于二维码的高精度视觉/IMU融合定位定姿系统。该系统可分为布设和使用两个阶段:二维码布设与坐标测量;定位定姿解算。在二维码布设与坐标测量阶段,为了降低测量CIP码角点坐标的工作量,提出一种快速测定CIP码角点空间坐标的方法;对于多个CIP码布设于同一平面的场景,该方法利用拍摄时的相机坐标和空间平面方程进行约束,从而估计出图像中同一平面上所有CIP码角点的精确三维坐标。在定位定姿解算阶段,实现了基于卡尔曼滤波的视觉/IMU紧组合算法;为了应对CIP码检测失败的特殊情况,视觉前端算法同时提取图像中CIP码角点和其余图像特征,并将图像特征点加入融合算法中,从而有效地提升了定位定姿算法的稳健性和结果可用性。实测结果表明,当拍摄距离在3～5米范围内时,本文提出的快速测定CIP码角点空间坐标的方法可以快速获得环境中所有CIP码角点的空间坐标,且位置误差小于15毫米（95%概率）。同时,基于二维码的高精度视觉/IMU融合的定位定姿系统的定位精度为厘米级,姿态误差在0.3度以内（95%概率）。（3）本文研究了二维码的布设密度与视觉/IMU融合系统的位姿精度之间的关系。实测结果表明,在CIP码尺寸为20 cm×20 cm,拍摄距离在1～5米范围内的典型应用场景中,当CIP码布设密度在每平方米3个以上时,所提出系统可以连续稳健地提供厘米级的位置和误差0.3度以内（95%概率）的姿态角;当CIP码布设密度低于每平方米1个时,系统的定位定姿误差显著增大,此时系统定位定姿的可靠性下降,不能稳定地提供高精度定位定姿结果。综上所述,本文围绕着设计和实现基于二维码的高精度视觉/IMU融合定位定姿系统进行了较为全面的研究,并通过多组实测实验对该系统的精度和可用性进行了验证和分析,最终形成一套完整的低成本、高精度室内定位定姿方案。本文的研究成果对室内环境高精度定位定姿技术的发展和应用具有有力的促进作用。