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在移动机器人智能化进程中，解决机器人在所处环境中的即时定位与建图(Simultaneouslylocalizationandmapping,简称SLAM)问题是一项重要议题，它是智能导航应用的关键。全局初始定位是导航应用中的一个关键步骤,它是路径规划等后续步骤的先决条件。路径规划是连接机器人环境感知与机械控制的重要模块。
针对嵌入式端激光导航中的三项关键技术：建图、全局初始定位与路径规划，本文作了相应的算法优化与设计，并基于此搭建了移动机器人导航的原型系统，本文具体的研究内容包括以下几个方面：
(1)为实现实时、准确、稳定的移动端建图与定位算法，本文在即时定位与建图问题(SLAM)基本原理的介绍基础之上，分析了主流的Graph-SLAM系统后端算法的潜在改进点,从释放算力与内存两个方面优化了Graph-SLAM算法后端，实验结果显示该优化使得建图算法的内存占用从线性增长变化为常数级，平均算力消耗降低了近25%，使嵌入式移动机器人可用于大场景的建图与定位。
(2)针对传统的基于全局匹配搜索的全局初始定位方法实时性不高的问题，本文遵循粗定位结合精匹配的策略，提出了两种实现快速初始定位的算法：1)基于金字塔地图匹配的快速初始定位算法；2)基于距离直方图的快速初始定位算法。实验结果表明，基于金字塔地图的初始定位方法较之全局搜索匹配方法能将平均定位时间缩短59%，基于距离直方图的初始定位方法较之全局搜索匹配方法能将平均定位时间缩短95%。
(3)针对传统启发式寻路算法所规划路径不满足机器人运动控制规律的问题，本文结合机器人运动模型，实现了融合启发式寻路与运动约束条件的路径规划算法。实验结果表明，该算法所规划路径平滑、线速度与角速度连续，符合机器人的运动控制规律。
(4)本文以机器人实验平台TURTLEBOT-V2、单线激光雷达RPLIDAR-A2、深度相机KINECT-V2、嵌入式板卡瑞芯微RK-3399为硬件配置，以ROS机器人操作系统和本文所优化算法为软件框架搭建了室内移动机器人激光导航原型系统，实现了建图、定位、规划等基础功能，并在该平台上测试了三项基本导航应用：1)点到点2D导航与3D避障；2)封闭空间自动建图；3)全覆盖路径的规划与遍历。测试结果表明，移动机器人能在嵌入式处理器上通过算法构建精准的环境地图，并准确定位自身位姿，在规划算法的控制下顺利完成各项导航任务。
针对嵌入式端激光导航中的三项关键技术：建图、全局初始定位与路径规划，本文作了相应的算法优化与设计，并基于此搭建了移动机器人导航的原型系统，本文具体的研究内容包括以下几个方面：
(1)为实现实时、准确、稳定的移动端建图与定位算法，本文在即时定位与建图问题(SLAM)基本原理的介绍基础之上，分析了主流的Graph-SLAM系统后端算法的潜在改进点,从释放算力与内存两个方面优化了Graph-SLAM算法后端，实验结果显示该优化使得建图算法的内存占用从线性增长变化为常数级，平均算力消耗降低了近25%，使嵌入式移动机器人可用于大场景的建图与定位。
(2)针对传统的基于全局匹配搜索的全局初始定位方法实时性不高的问题，本文遵循粗定位结合精匹配的策略，提出了两种实现快速初始定位的算法：1)基于金字塔地图匹配的快速初始定位算法；2)基于距离直方图的快速初始定位算法。实验结果表明，基于金字塔地图的初始定位方法较之全局搜索匹配方法能将平均定位时间缩短59%，基于距离直方图的初始定位方法较之全局搜索匹配方法能将平均定位时间缩短95%。
(3)针对传统启发式寻路算法所规划路径不满足机器人运动控制规律的问题，本文结合机器人运动模型，实现了融合启发式寻路与运动约束条件的路径规划算法。实验结果表明，该算法所规划路径平滑、线速度与角速度连续，符合机器人的运动控制规律。
(4)本文以机器人实验平台TURTLEBOT-V2、单线激光雷达RPLIDAR-A2、深度相机KINECT-V2、嵌入式板卡瑞芯微RK-3399为硬件配置，以ROS机器人操作系统和本文所优化算法为软件框架搭建了室内移动机器人激光导航原型系统，实现了建图、定位、规划等基础功能，并在该平台上测试了三项基本导航应用：1)点到点2D导航与3D避障；2)封闭空间自动建图；3)全覆盖路径的规划与遍历。测试结果表明，移动机器人能在嵌入式处理器上通过算法构建精准的环境地图，并准确定位自身位姿，在规划算法的控制下顺利完成各项导航任务。