自主导航技术是月球车在未知环境中稳定运行的根本保证，定位与制图是该技术的核心问题。月球车确定自身位置与姿态需要借助环境地图模型，同时，环境地图需要在车体位姿确定的前提下创建。因此，针对未知的月球环境，同时进行定位与制图是一个彼此相关的过程。本文以基于激光雷达的月球车同时定位与制图(SLAM)方法为主要研究内容。 论文设计并开发了一套激光雷达——月球车高速三维激光成像雷达系统。该系统由Acuity系列激光测距仪AR4000与扫描机电系统组成，具备体积小巧、结构紧凑、适合月球环境中工作等特点。首先介绍了AR4000的工作原理，给出了测量数据的校准方法，然后介绍了整套激光雷达系统的结构设计与工作原理，并提出了成像方法。室内环境建模实验的结果表明，利用该套激光雷达系统可成功建立扫描环境的基于激光点云的三维模型。 论文选用一种基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的同时定位与制图(RBPF—SLAM)算法作为理论基础，并对传统RBPF—SLAM算法加以改进：第一，建议概率分布在月球车运动模型基础上考虑当前时刻激光雷达测量值及此前的全局地图模型，根据改进的建议分布采用了一种基于可行方向法的位姿估计方法；第二，将自适应机制引入重采样方法；第三，提出了一种基于栅格的增量式制图方法，该方法采取多个粒子共同创建一幅栅格地图的策略，以最小信息熵为依据对各个粒子创建的局部地图进行选择，以此建立工作环境的全局栅格地图。 论文最后采用三种月球车同时定位与制图方法进行仿真，一种方法直接在利用捷联惯导系统(SINS)进行定位的基础上创建地图，另外两种方法则将SINS分别与传统及改进的RBPF—SLAM方法相结合。实验结果表明，与其它方法相比，改进的RBPF—SLAM方法使得惯性定位误差随时间累积得到有效抑制，定位精度显著提高，同时成功创建了月球车工作环境的二维栅格地图。