引言

　　消防偵察機器人是一類實用型機器人，它能替代消防救援人員遙控進入易燃、易爆、有毒、有害、易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛、缺氧、濃煙等室內外危險災害現場，進行現場探測、偵察。由于火災現場的特殊環境（建筑物遮擋，濃煙，火焰等），控制人員必須能夠在視野之外準確地操控消防機器人，因而必須采用可靠精確的導航系統。一般消防機器人都載有攝像頭，可以通過電纜或無線傳輸模塊將視頻信號返回給控制人員，由此可以實現機器人的視覺導航。然而視頻信息的帶寬需求比較大，而且易受外部環境干擾，在許多場合無法使用。本文提出一種融合GPS，陀螺儀和里程計等傳感器信息的綜合導航系統方案，系統結構如圖一所示。

GPS定位

　　GPS全球衛星定位系統是隨著現代航天及無線電通訊科學技術的發展建立起來的一個高精度、全天候和全球性的無線電導航電位、定時的多功能系統。GPS可提供實時的三維坐標、三維速度和高精度的時間信息，目前已成為當今世界上應用最廣泛、最實用的全球精密授時、測距、導航、指揮、調度系統。

　　GPS模塊可提供定位時間，經緯度，定位功能指示等12項數據，輸出格式采用標準NMEA協議，可以直接使用獲得的經緯度數據作為方位信息（東經XXX.XXXX，北緯XXX.XXXX）。也可以根據功能指數和精度因子計算相對于出發點的位置信息（北：±XXXX.XXm;東：±XXXX.XXm）。模塊單機定位時精度為10～30米，如果使用了基準站差分定位技術則精度可以提高至5～10米[1]。這樣的精度仍然無法滿足消防機器人準確操控的需求，另一方面，消防偵察機器人需要在工廠區，室內等無法接收到GPS衛星信號的環境下工作，因此必須用其他技術作為GPS定位的補充。

電子羅盤系統

　　電子羅盤COMPASS的操作原理是根據磁阻感應地球磁場變化而即時輸出物體的運行方向和運動姿態數據。運動方向數據包括方位角（順時針偏離正北方向的角度）等數據;運動姿態數據包括俯仰角、旋轉角等數據。COMPASS的使用目的是針對GPS接收數據的補償，使得本系統在GPS衛星信號接收不理想的情況下，依舊能產生恒定頻率的機器人運行方向和姿態信息，并進一步根據相應算法得出其位置信息。