火星大气环境非常复杂,从进入火星大气层到安全着落地面的整个过程中,探测器需要飞越多个流域,导致其气动特性存在诸多不确定性。为了确保探测器稳定飞行并且可以精确、安全着陆。因此必须准确测量探测器飞行弹道的来流参数和火星表面大气环境参数作为控制系统的输入参数,如攻角、侧滑角、动压、马赫数、风速和大气密度等。嵌入式大气传感(Flush Air Data Sensing,FADS)系统和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)系统是测量探测器飞行来流参数和火星表面大气环境参数的主要手段,针对火星探测器飞行弹道和火星大气环境存在的高马赫数(Ma≥25)、真实气体效应和低动压等特点,提出了一种基于FADS和IMU耦合的大气测量方法,实现了火星海拔45km以下区域的大气测量。该方法利用CFD方法计算获得真实气体效应下的探测器表面压力点数据,建立基于神经网络的FADS算法模型。在高马赫数段(Ma>12)利用IMU和火星大气数据模型测量获得的马赫数作为输入条件,结合FADS算法测量获得静压、动压、攻角和侧滑角等飞行大气参数,克服了马赫数无关性对FADS系统测量的影响。在低马赫数段(Ma≤12),直接应用FADS算法测量静压、马赫数、攻角和侧滑角,与IMU测量速度、海拔等结合准确重构了火星大气风速和密度。该方法兼顾高低马赫数区域飞行大气数据测量,获得宽速域的火星探测器飞行大气参数以及火星表面大气风速和密度。测试仿真结果表明在FADS系统测压单元误差1%和IUM系统测量误差5%的条件下:高马赫数段攻角和侧滑角测量误差<2°,动压和马赫数的测量误差≤5%,静压测量误差≤10%;在低马赫数段攻角和侧滑角测量误差<2°,静压测量误差≤5%,马赫数测量误差≤0.2。可为火星探测大气测量提供技术参考。