近年来，视觉导航技术以其成本低、信息量大、抗干扰性强、自成体系等独特优势，在无人机的飞行控制和自主降落、舰载机的自主着舰、智能车辆导航、航天器交会对接、月球探测等领域得到越来越多的应用。针对视觉导航技术中存在的问题，论文以视觉导航位姿测定技术为对象，进行了基础理论研究和分析，为视觉导航位姿测定技术的下一步应用提供了参考。论文研究的主要内容包括：(1)研究了视觉导航的应用现状，总结了位姿测定技术的研究现状，分析了视觉导航当前存在的问题。(2)以基于共面特征点的位姿测定技术为对象，对位姿测定过程中的关键技术进行了分析，总结了适应于人工标志的图像处理算法。主要包括：基于形态学和自适应阈值的图像分割；基于金字塔搜索的方法对目标特征的快速提取和定位。(3)研究了随机布设的普通标志点的识别与匹配算法，将RANSAC算法的思想引入普通标志的识别与匹配过程中，提出了基于内点检测的标志点整体匹配的算法，并用该算法解决了序列图像和遮挡图像的标志点匹配问题。(4)分析了影响位姿测定精度的误差源；在共线方程及其线性化的基础上，推导了单变量误差模型，给出了像点误差和位姿参数求解精度的关系；在协方差传播原理的基础上建立了像点误差传递模型。(5)设计了位姿验证方案，对位姿测定系统的可靠性和准确性进行了验证。采用数学仿真的方法分析了像点定位误差对位姿精度的影响；利用数码摄像机和工业摄像机设计了不同的实验方案，实验验证了位姿系统的可行性和准确性。