小型移动机器人在城市建筑物或山洞内执行侦察任务时，遥控信号可能被遮挡或屏蔽，本文结合总装“十二五”某预研项目的需求，以小型移动机器人在遥控信号丢失时具有自主返航能力为目的，针对自主返航所涉及的陀螺信号数据处理、惯导系统动基座初始对准、路径规划及实时避障等关键技术开展研究工作。小型移动机器人在未知环境下运行，陀螺所受噪声干扰无法建立有效的数学模型，需要仅从观测信号中把噪声去除，并估计出原始信号。根据该特点，提出一种微机电陀螺信号盲均衡迭代反卷积算法。该算法利用横向滤波器对陀螺信号进行反卷积运算，使用贝叶斯方法对信号进行估计，建立了误差函数并与LMS算法组合，实现了均衡器参数的自动调整。实验结果表明，该算法可以有效分离角速度信号与噪声信号，其噪声信号幅值减小约10倍，移动机器人运行275.41s抵达终点的偏航角误差从13°下降到1.46°。提出一种里程计辅助捷联惯导系统动基座初始对准方法。分析了动基座初始对准的观测性，建立了地面初始对准系统误差模型，在惯导系统进行动基座初始对准的同时，使用里程计信息对该模型进行水平位置更新与航向角姿态矩阵更新。根据小型移动机器人所使用的惯导系统设置了相应仿真参数，并进行了静基座与动基座初始对准仿真对比实验，验证了移动机器人的动基座初始对准方法的可行性，可实现小型移动机器人“零准备时间”投入战斗。提出一种小型移动机器人自主返航全局路径规划方法。利用膨胀算子对栅格地图中的障碍物进行运算，得到了栅格Voronoi图。使用双边界路径矢量化方法从栅格Voronoi图中提取出矢量路径，并对该路径进行了拓扑优化。使用Dijkstra算法对拓扑路径进行路径规划并进行算法验证。试验结果表明该方法所得路径使环境中的机器人与障碍物之间的距离最大化，使移动机器人的运动轨迹具有较高的可执行性，提高了小型移动机器人自主返航的成功率。针对小型移动机器人在自主返航时需具有实时避障能力的需求，设计了一种向量场直方图避障算法及自主返航控制硬件设备，为移动机器人提供实时障碍物信息。提出了小型移动机器人实时避障方法，建立了极坐标直方图模型与移动机器人避障方向控制模型。为提高移动机器人的执行效率，建立了移动机器人速度控制模型。在建筑物楼道内模拟了小型移动机器人的实际应用环境，验证了在室内搜索作战环境中遥控信号丢失时，小型移动机器人的自主返航与实时避障能力。使用NI LabVIEW2012软件编写了上位机监控程序，通过该程序可以将雷达数据、障碍物和机器人的位置、运动轨迹和运动方向进行可视化显示，便于后续数据分析与优化。