В статье представлена модульная трехуровневая гибридная навигационная система, объединяющая генеральное и так называемое реактивное локальное планирование (reactive local planning) траектории и ее оптимизацию путем управления по прогнозирующим моделям. Система обеспечивает плавную, энергоэффективную и надежную навигацию наземных роботов с дифференциальным приводом. В основу ее структуры положены алгоритм А* для расчета генеральных траекторий с обходом препятствий, метод динамических окон для реактивного обхода препятствий и метод управления по прогнозирующим моделям для уточнения команд, сформированных в рамках метода динамических окон с учетом неголономности и ограничений исполнительного механизма. Различные уровни системы функционируют по каскадному принципу (А* – запускается периодически, метод динамических окон – в режиме реального времени, управление по прогнозирующим моделям – в непрерывном режиме корректировки команд). При этом осуществляется конечный контроль положения колес с помощью PID-регулятора. Проведены моделирование и проверка работоспособности системы TriLayer-Nav в условиях внешних воздействий с использованием платформы MuJoCo, которая позволяет детально воспроизвести динамику твердого тела с учетом силы трения и обратной связи привода. В протоколе моделирования основной акцент сделан на иерархической структуре команд для всей системы в целом при сохранении требуемого объема вычислений в режиме реального времени. Результаты показывают, что система TriLayer-Nav генерирует плавные траектории, уменьшает разрывы непрерывности кривых и повышает устойчивость управления. Кроме того, она гарантирует более точное определение курса и потребляет меньше энергии по сравнению с известными решениями, а ее КПД составляет 96,6%. При этом TriLayer-Nav позволяет строить траектории с большей точностью, чем системы на базе только алгоритма A* или метода динамических окон. Взаимодействие уровней обеспечивает ускоренную реакцию системы на изменения окружающих условий и инструментальный шум. Помимо прочего, благодаря нелинейному алгоритму управления по прогнозирующим моделям платформа производит вычисления в режиме реального времени, а модульная иерархическая структура дает возможность ее полномасштабной реализации в структурированных и полуструктурированных средах. Таким образом, полученные результаты убедительно доказывают, что сочетание генерального и реактивного локального планирования, а также оптимизация траектории с помощью прогнозирующих моделей значительно повышает надежность, устойчивость и энергоэффективность автономной навигации. Система TriLayer-Nav представляет собой универсальное и действенное в вычислительном отношении навигационное решение, которое может быть применено к широкому спектру наземных роботизированных систем, работающих в динамично меняющихся и неопределенных условиях.