结构不变的测距-视觉-惯性里程计

火星科学直升机(MSH)任务旨在部署下一代无人直升机在火星上，目标着陆点位于高度不规则的地形，例如水手号峡谷——太阳系中最大的峡谷，海拔落差高达8000米。与其前身火星2020任务（该任务依赖于假设平坦地形的状态估计系统）不同，MSH由于着陆点复杂的地形需要一种新颖的方法。本文介绍了一种专为MSH任务的独特挑战而设计的新型测距-视觉-惯性里程计系统。我们的系统扩展了最先进的xVIO框架，通过融合一致的测距信息与视觉和惯性测量，防止了在缺乏视觉-惯性激励（单目相机和匀速下降）情况下的度量尺度漂移，并能够在任何地形结构上着陆，无需任何平坦地形假设。通过使用火星轨道上采集的实际地形结构和纹理进行基于图像的模拟的广泛测试，我们证明，我们的测距-VIO方法估计的地形相对速度满足了严格的任务要求，并且性能优于现有方法。