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目前,室内导航技术主要有惯性导航技术、视觉导航技术和无线电导航技术等,但受制于技术本身的缺点或应用环境的限制,大多仍处在理论研究阶段;针对室内导航应用要求精度高、柔性好、能对多目标并行测量等需求,迫切需要一种新的手段来满足室内高精度导航的需求。工作空间测量定位系统(workshop Measuring and Positioning System,w MPS)是天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室科研团队研制的一种新型大尺寸、分布式三维坐标测量系统,它采用激光平面交汇的原理,具有测量精度高、效率高、范围大、可以并行测量等特点,现已应用在船舶制造、装配对接和航空航天加工制造等高端装备制造领域。wMPS具有的这些优点使得构建基于wMPS的室内导航系统成为解决现有室内导航难题的一种新颖而有效的方法。本文从wMPS的坐标测量理论、适用于导航领域的全向接收器、位姿解算方法等关键问题着手展开了相关研究和探讨。本文主要研究内容总结如下:1.分析了室内导航技术的现状,结合wMPS在室内定位方面的优点,研究利用wMPS来构建精度高、柔性好、可并行测量的室内导航系统。2.分析了wMPS的光电扫描测角原理及其数学模型,在单站数学模型的基础上研究了基于多站角度交会的坐标测量模型,针对其内外参数给出了详细的标定方法。3.针对导航领域中需要全向接收信号的特点,设计了新型全向接收器。全向接收器采用了双曲面反射镜的光路设计,同时设计了相应的后续处理电路。4.研究了基于wMPS的位姿测量理论。结合wMPS数学模型,讨论了利用三点法和最小二乘法求解三维位姿的详细过程;同时针对只需二维平面导航的典型场合,研究了其相应的导航方法。最后,针对导航中的动态测量过程,分析了接收器运动造成的测量误差。5.通过实验对全向接收器的工作性能、三维位姿的测量方法等进行了实验验证;最后,利用AGV搭建了二维导航实验平台,验证了基于wMPS的室内导航系统的实用性和可行性。