无线光传感器网络(Optical Wireless Sensor Network,OWSN)的出现是建立在广泛运用的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)和蓬勃发展的无线光通信(Optical Wireless Communication,OWC)技术上的。OWSN吸取了OWC高速率、大容量、高安全性的优势,又继承了WSN低投入、分布式和自组织的特点,使得其发展迅猛。目前,越来越多的科研工作者将研究的目光投向了无线光传感器网络。与WSN类似,OWSN中的节点由于能量有限、数据处理能力弱和存储空间小的不利因素,限制了网络的生存时间和传输量等网络性能。因此,如何更有效的使用节点能量,并尽可能提高网络的存活时间是一个重要的研究方向。其中,网络分簇算法无疑是这个方向的重点。WSN中的经典分簇算法协议——LEACH协议能够有效降低无线传感器网络的能量消耗,但是仍存在簇首选举过于随机、选举簇首时忽视节点能量因素、未考虑节点分布情况等问题。本文针对上述问题,以全向光学智能天线技术为物理基础,根据提出的无线光传感器节点能耗模型,同时参照WSN的相关技术研究,对三维环境下的OWSN分簇算法开展了深入研究。基于LEACH协议的相关理论,本文提出了OWSN环境下的三维分簇算法(Three-Dimensional Clustering Algorithm,TDCA)和三维分簇多跳算法(Three-Dimensional Muti-hop Clustering Algorithm,TDMCA)。在研究TDCA算法时,本文首先讨论了该算法的网络模型和节点能耗模型,以此为基础来论证网络簇首最优个数和簇结构半径,并优化了簇首选举阈值公式,最后详细叙述了簇建立和数据传输过程。而对于TDMCA算法的研究,搭建了多跳结构网络模型,并沿用已经建立的节点能耗模型,分析论证了该算法的网络簇首最优个数和簇结构半径,讨论了簇首的多跳传输,并改进了簇首选举阈值公式,最后详细描述了簇建立和数据传输过程。基于理论研究,本文通过MATLAB仿真软件,对两种三维环境下OWSN的分簇算法进行了仿真验证。结果表明,相对于LEACH协议,两种分簇算法在网络节点能量消耗、节点存活时间和网络接收到的总数据包方面的性能更优。