移动机器人地图建立以及定位技术广泛应用于工业自动化、服务、航天和军事等领域。本文以移动机器人地图建立与定位系统的关键技术为切入点,主要探讨在不依赖于外部辅助参考物(信标、路标、色标板、激光反射板)的条件下,如何根据移动机器人自身携带的传感器进行地图建立以及高精度定位。本文首先分析了移动机器人地图建立与定位系统关键技术的发展现状与趋势,分析了各种技术方法的优缺点,以及实际情况中所需面临的问题。然后深入介绍了三种同时定位与地图建立算法(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM),对这三种SLAM算法进行了原理分析、实验效果对比以及优缺点分析。根据已建立的地图,介绍了一种根据离线地图进行定位的自适应蒙特卡洛定位算法(Adaptive Monte Carlo Localization,AMCL),在分析该算法的原理后,说明了该算法的优缺点,并针对该算法定位精度不足的情况下,提出了改进方法。本文通过增加地图预处理环节以及扫描匹配环节,将扫描匹配得到的解插入到AMCL粒子群,从而大幅度提高AMCL算法的定位精度。而在无地图的环境下,本文也提出了一种仅根据惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)、磁力计与速度传感器进行移动机器人定位的方法,并分析了该方法的实现原理,说明了其优点与缺点。最后,本文给出了一套完整的移动机器人地图建立与定位系统的解决方案,并设计了相应的实验平台。并对本文所提出的移动机器人地图建立以及定位方法进行了实验分析与说明,实验验证了方法的有效性和可行性。