在计算机技术、人工智能理论和传感器技术的推动下，国际上广泛开展了对机器人的研究，而移动机器人是机器人技术实用化、普及化的生力军。在关于移动机器人诸多研究主题中，导航技术涉及到人工智能技术的每一个问题：感知，执行，规划，结构，硬件，计算效率以及问题求解。因此，导航技术目前仍是需要研究的最具有挑战性的问题之一。导航技术需解决三方面的问题：1) 地图，映射移动机器人工作空间的模型，是移动机器人路径规划的平台。2) 路径规划，指移动机器人按照某一性能指标，在地图中搜索一条从起始状态到目标状态的最优或次最优的无碰路径，是移动机器人导航的核心技术。3) 定位，确定移动机器人在二维工作环境中相对于全局坐标的位置及其本身的姿态,是保障移动机器人导航质量的最基本环节。 在过去的研究中，人们针对移动机器人导航技术中的地图建模、路径规划和自定位问题分别提出了许多理论和方法，并都有不同程度的实际应用。然而，要组成一个稳定实用的导航系统整体，并不是任意组合这些技术，它需要根据应用选择合适的地图建模、路径规划和自定位术。因此，本文提出一个基于混合地图模型的全自主移动机器人递阶导航系统的设计与实现，采用递阶的路径规划方法，以满足机器人大范围导航的要求，运用基于线段关系的扫描匹配定位以及与里程计的结合，保证机器人顺利导航。其中主要的创新点在于： l. 针对在较大范围环境中如何顺利实施导航任务，提出了拓扑地图和栅格地图相结合的混合地图模型。 2. 定位过程中完全使用自然路标，工作环境没有经过任何特意的人为更改，使机器人导航适合自然环境的需要。 3. 提出基于线段关系扫描匹配的机器人自定位技术，它对不完整信息的利用率很高，能够允许较大的估计误差，且在匹配过程中不使用可能引起失配的位姿估计，有很好的鲁棒性。 4. 多种定位工具和方法在导航过程中共存，它们之间取长补短，相互融合，实现了实时准确的机器人自定位，保障了导航任务的成功。 5. 根据基于混合地图进行递阶导航的理念，设计开发了一个移动机器人递阶导航系统软件－“SmartNavigator”。该系统能够进行多任务、实时在线规划、基于自然环境定位的机器人自主导航，有很强的实用价值。 我们将该导航系统成功集成在多功能全自主移动机器人－“天骄-I”上，并设计一个大范围、长距离的导航实验，验证了导航系统的有效性和鲁棒性。