對于在室外環境工作的移動機器人通常使用慣導/衛星組合導航方式。慣性導航系統具有完全自主、抗干擾強、隱蔽能力好和輸出參數全面等優點，但它的魯棒性極低，誤差會不斷隨時間累積發散。衛星導航系統具有精度高、定位范圍廣和誤差不隨時間累積等優點，但其自主性差、易受外界遮擋和干擾、接收機數據更新頻率低等缺點。因此工程上常常將兩者互補結合使用，組成衛星/慣性組合導航系統。

　　本文以低功耗MSP430F149為核心，設計了能夠同時實現衛星導航（GNSS）接收機、慣性測量單元（IMU）、氣壓高度等導航信息的高速采集與高速合路傳輸，并進行初步導航定位信息融合的導航系統，即可為室外移動機器人提供直接的導航服務，也可作為高精度組合導航系統的原始測量信息高速采集系統。

　　系統設計的關鍵是利用單片機有限的接口資源實現了多傳感器信息并行采集，設計了有效的數據同步方法，解決了氣壓傳感器數據手冊疏漏導致的無法接入問題，給出了機器人組合定位的基本方法。系統充分利用了MSP430F149單片機的能力，具有結構簡單、低功耗、對傳感器具有普適性等優點。

　　1 總體設計

　　本系統由電源、氣壓計接口、IMU接口、GNSS接收機接口、SPI轉UART模塊及MSP430F149構成。系統組成如圖1所示。

　　組合導航系統的功能實現分為IMU數據接收與解析、GNSS數據接收與解析、氣壓計數據接收與解析、組合導航解算以及數據輸出五個部分。IMU數據接收與解析功能用來獲取導航解算中需要的加速度和角速度信息；GNSS數據接收與解析功能用來獲取導航解算中需要的位置和速度信息（松耦合組合）或者GNSS偽距和偽距率（緊耦合組合）；氣壓計數據接收與解析功能用來獲取高度信息；組合導航解算功能為系統核心，用來進行組合導航解算；數據的輸出包括原始數據包的整合輸出和解算結果的輸出。

　　圖1系統組成結構圖

　　本文所使用的慣性器件和GNSS接收機都是RS-232電平的UART接口，具有通用性，用戶可根據成本考慮不同精度的設備。氣壓計選用美國MEAS公司生產的MS5803-02BA，已經固化在電路中。