基于GPS的循迹机器人控制系统设计(3)
动化控制工程以及人工智能技术等多交叉学科的融合与应用 ， 是现今科技研究的重要
发展方向 。 移动机器人作为机器人领域的重要分支 ， 其研究始于二十世纪优尔十年代末 。
移动机器人的研究最早是在 1966 年至 1972 年，由斯坦福研究院 ((Stanford
Research Institute ， SRI) 的 N.J. Nilsson 等人研究出命名为 Shakey 的自主移动机器人
（ (Autonomous Mobile Robot ， AMR ） [1]
。它配有摄像头，激光测距传感器和触觉传
感器，可自主推理规划行走路径，开创了自主移动机器人的典型，为后来有关 AM R
的研究奠定了基础。
80 年代中期 ， 许多世界著名的公司开始研制移动机器人平台 ， 这些移动机器人主
要作为各大学实验室和各研究机构的移动机器人实验平台 ， 这一阶段 促进了移动机器
人学多种研究方向的发展 [4]
。空间探测机器人代表了移动机器人技术发展的最高水平。 1971 年美国航天局在
Apollo 15 项目中所发射的月球车、 2004 年发射的 Spirit 号 以及 opportunity 号火星探
测车等都在星球探索任务中 起到了关键性的作用 。 “ 勇气号 ” 火星车配备一台每秒能执
行约 2000 万条指令的高性能计算机，车体上安装有可做 360 ° 水平扫描的全景摄像
机，可做 180 ° 上下扫描的摄像机云台，以摄取火星表面和空间的全景图，此外火星
车上还配备有用于实施探测的科学仪器 。 利用移动机器人进行空间探测和开发 ， 已成
为 21 世纪世界各主要科技发达国家开展空间资源竞争的 重要 手段之一 [3]
。
我国机器人研究起步于上个世纪 70 年代初期，通过 “ 七五 ” 、 “ 八五 ” 科技攻关及
国家高技术研究发展计划 (863 计划 ) 的支持，获得了很大发展。我国研制成功 的 第一
辆样车 ATB - 1(Autonomous Test Bed - l) 产生于 “ 八五 ” 期间 ， 在移动机器人领域取得了真
正突破性进展 。 该车由南京理工大学 、 清华大学 、 浙江大学 、 国防科技大学和北京理
工大学联合研制 ， 在 1996 年举行的演示试验中各项性能都达到了较高的标准 。 目前 ，
第三代自主车已经研制成功，并已通过鉴定 [5]
。
我国探月计划有四个科学目标，分别为 :(l) 获取月球表面的三文影像 ； (2) 分析月
球表面有用元素含量和物质类型的分布特点 ； (3) 探测月壤特性 ； (4) 探测地月空间环本科毕业设计说明书
境 。 因而 探月工程分为 “ 绕 、 落 、 回 ” 三个步骤 。 我国发射的 嫦娥一号己顺利实现了绕
月飞行 ， 在二期工程中要 在 月球 表面成功 着陆 ， 并 在着陆区落点附近进行精细就位探
测 。 这一阶段将主要突破在地外天体上实施软着陆技术和自动巡视勘测技术 [3]
。
1.2.2 国内 外 GPS 导航定位技术 研究发展现状
国外 GPS 导航定位技术 的研究及应用 已相 当深入和 成熟 。 早在 1976 年 ， Spinne y
提出 了 利用 GPS 确定载体姿态。 Greenspan 等人 在 80 年代早期阐述了 使 用精确的载
波相位信息的技术。同时， Brown ， Bowles 和 Thorvaldsen 提出 利 用载波相位来确定
姿态。在 1983 年 Joseph 和 Deem 构造了一个单基线（两天线）接收机进行了静态试
验 ，是 开发 GPS 载波相位接收机的首次尝试。
从 80 年代起 ， 利用 GPS 测飞机的航向和姿态成为 GPS 的 又一应用领域 。 第一 个
GPS 载波相位差分的非实时飞机航向和俯仰的试验 在 1989 年进行，基线长为 23 ｍ ，
航向和俯仰的误差优于 0.0057 ° 。 并于 1991 年在 ohi 大学和 Ashtech 公司合作下进行