随着经济的发展和技术的进步,社会对移动机器人的发展提出了新的要求,即智能化。移动机器人实现智能化的前提是其自主性,而自主性的关键在于对环境的感知能力。目前已有研究中,室内移动机器人环境感知技术的发展已日趋成熟,而室外移动机器人,受诸多因素的影响,发展速度则略显缓慢。室外移动机器人的活动范围变大,环境信息量增多,若信息存储过于完备,则会增加存储成本,而太过粗略,则难以将其用于机器人路径规划、避障等应用任务中;在室外环境条件下,无法设置信标、路标等参照物,位姿传感器长时间工作带来的累计误差难以消除,导致绝对定位精度难以满足要求。针对室外移动机器人在环境感知方面存在的问题,本文主要完成了以下方面的研究工作:(1)设计三维地形环境存储方案,针对二维栅格地图难以准确描述三维环境信息,三维栅格地图数据处理效率低等问题,本文对二维栅格地图作如下改进:考虑用地形高程信息替换二维栅格中存储的该点是否被占用的概率信息。既能满足数据存储效率要求,又能直观描述三维地形环境。(2)提出了一种基于局部构图的移动机器人三维地形环境映射算法。通过对机器人周围有限区域内的地形环境建立三维模型,使之作为机器人全局路径规划时对环境细节的描述,可有效地节约存储成本。“以机器人为中心”的建图方式,弱化了机器人位姿漂移对构图产生的影响,减小了对机器人绝对定位精度的依赖。(3)搭建三维地形环境感知系统整体框架,以ROS系统为软件平台,编程实现三维地形环境映射算法,并分别在仿真和真实环境下对算法的有效性和实用性进行验证。