基于非結構化月面復雜環境下SLAM技術研究進展

王依喬， 張 偉

(中國科學院大學 空間應用工程與技術中心，北京 100094)

0 引言

在我國的月球探測任務中，月球車月面巡視是一項重要的內容，其主要作用是在月球表面進行自主漫游并利用科學儀器完成對月面環境的直接探測.月面環境屬于非結構化環境，具有松軟的月壤層，月球探測車為了保證在地形復雜惡劣的地表形態中順利完成探測工作，必須具有智能感知的移動系統，以及良好的自主避障性能[1]，即月球車可以在不需要地面干預的情況下利用自身系統算法進行路徑規劃，并結合自身的自主避障功能安全到達目標點并完成相應的任務.

月面環境比陸地環境更加困難的重要原因是環境本身的復雜性和不確定性.目前大多成熟的地面機器人定位技術并不適用于月球車的定位[2]，在環境場景復雜且未知的月面環境下，月球車的定位和地圖創建應該綜合考慮，這就是同時定位與地圖構建(simultaneous localization and mapping，SLAM)問題.SLAM技術是指機器人在未知環境從一個未知位置開始移動，在移動過程中根據傳感器獲得的信息和自身位姿估計進行定位，同時在定位的基礎上增量地構建周圍環境地圖并輔助機器人自定位，兩者是相輔相成的過程，從而實現機器人的自主定位和地圖構建[3].SLAM的思想最早由Smith與Self等人提出，其理論意義和應用價值逐漸引起了眾多學者的關注[4].

SLAM技術需要利用傳感器來感知場景信息，盡管在地面機器人上應用激光等傳感器……