尚天祥，王景川,*，董凌峰，陈卫东

1. 上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海 200240 2. 系统控制与信息处理教育部重点实验室，上海 200240

月球探索机器人[1]在无定位系统辅助的未知环境中执行任务，需要精确获取机器人的实时位姿。高可靠的定位性能为未知环境探索、局部导航避障提供了重要的依据。因此，研究在复杂月球表面环境中精确、快速得获取机器人的位姿尤为重要。

在无定位系统辅助的环境中进行定位主要依靠多传感融合，利用同步建图与定位(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)的策略进行实时定位[2]，月球探索机器人一般配备有深度相机，二维、三维激光雷达，里程计和惯性传感器等。地面环境中的激光或视觉同步建图与定位的算法如文献[3-5]都在自动驾驶上得到了很好的应用效果。文献[6]提出的基于多层ICP(Iterative Clostest Point)的匹配算法在室外巡检机器人SLAM中取得了不错的应用效果。

但是针对月球探索机器人来说，无辅助定位系统，表面陨坑[7]的存在影响移动机器人的正常行走，颠簸情况导致机器人的位置和姿态变化剧烈，组合导航系统可能失效。月球表面特征不显著、机器人的机载计算资源有限等问题都对同步建图与定位方法提出了挑战。同时，月球表面环境的光照变化极为剧烈，对视觉同步建图与定位来说是一个巨大的挑战，文献[8]提出了一个针对月面环境的视觉同步建图与定位算法。基于视觉的同步建图与定位很难全天候进行工作，但是激光雷达不受光照条件限制，且探测距离远、精度高[9]。……