随着月球探测任务从简单的巡视探测向更复杂的资源开发利用和月球基地建设发展,对于月球巡视器的能力需求也从局部小范围的探测向大范围探测转变,大范围自主移动探测能力是月球巡视器未来实现月面巡视探测的基础能力,也是实现月球极地区域资源探测,月面广域采样返回以及月球基地建设等任务的关键能力,具有很高的研究和应用价值。路径规划技术作为月球巡视器自主移动探测过程中最重要的环节之一,目前对于月球巡视器路径规划问题的研究多是针对较小范围、考虑精确约束的局部路径规划,而针对大范围移动路径规划问题仍缺乏较为系统、完备的技术体系;同时由于缺乏高精度全局导航及月面地图等原因,目前的路径规划技术在解决月面大范围路径规划问题时存在规划完备性不足、规划效率过低、应对未知环境能力差等诸多问题。为实现更加安全完备的月球大范围移动路径规划,确保巡视器超远距离探测任务的成功,本文提出了月面路径拓扑网的构建设想,并分别进行了对月面路径拓扑网设计方法、基于月面路径拓扑网的综合路径规划方法以及弱先验信息下的巡视器在线安全路径规划三个主要问题的研究,主要研究内容包括:对复杂网络及月球巡视器移动规划所涉及的相关理论模型进行建模及分析。首先根据复杂网络基础理论给出网络设计所需的结构及功能指标和基本网络模型,并进行基于路径网规划的算法完备性分析,为月面路径拓扑网网络设计及应用提供理论支撑。然后建立月球巡视器移动规划相关模型,包括基于月面数字高程地图的月面地形特征提取模型、巡视器运动模型及月面可行区域分析模型,为后续网络构建及路径规划提供模型支撑。提出基于复杂网络理论中“发现—建模—分析—优化”研究思路的月面路径拓扑网设计及优化方法。首先针对月面探测环境约束及空间加权网络模型约束分析月面路径网的设计需求及依据,给出月面路径拓扑网的设计问题描述;然后给出月面路径拓扑网基本模型设计方法,分别提出了基于滑动最优泊松采样的网络节点设计方法和基于均匀最近邻域网络的结构设计方法,使生成的网络基本模型满足设定的设计约束及设计需求;然后根据复杂网络的相关指标分别对网络基本模型的拓扑结构及功能特性给出定量评价;最后提出月面路径拓扑网的优化设计方法,通过设计优化指标及优化模型实现对网络模型的优化设计,使网络拥有更好的拓扑结构及整体连通性。提出一种基于月面路径拓扑网的大范围探测综合路径规划方法。首先为综合考虑月面复杂环境约束及加快大范围路径规划速度提出多代价综合快速路径搜索算法,通过对月面地形、光照等环境约束进行综合分析生成了月面综合代价地图,并结合综合代价信息设计了多代价启发式函数及快速启发式搜索策略,使算法可以综合考虑月面复杂环境约束并实现大范围路径的快速搜索;然后提出基于月面路径拓扑网的K-优路径规划方法,可根据不同任务需求给出多种大范围转移路径选择,利用月面路径拓扑网的连通性来提高大范围移动探测任务的可通行概率及规划效率;最后提出一种基于局部拓扑策略的快速重规划方法,通过设计高置信度可通行地图及局部拓扑策略实现更加高效可靠的路径重规划。提出一种弱先验信息下的巡视器在线安全路径规划方法,首先建立考虑全局路径可通行性的在线路径规划流程,并针对月面复杂未知的弱先验信息规划环境给出基于深度强化学习算法的智能路径规划模型;为降低训练环境与真实环境的差异性搭建集成了真实月面高程数据的仿真训练环境,并在其中创建了巡视器模拟器,以模拟真实月球表面环境和月球巡视器系统;然后提出一种考虑安全约束的智能在线路径规划模型,分别设计了算法的状态空间、动作空间、网络结构、考虑安全约束的奖励函数以及算法训练过程,可实现巡视器仅依靠传感器数据直接做出安全移动规划动作;此外利用课程学习的思想建立多种训练场景来训练网络模型,以提高对不同月球表面地形环境的泛化能力。综上,本文基于月面路径拓扑网的构建设想,重点研究月球巡视器大范围移动路径规划问题,旨在通过本文的研究实现更加完备高效、安全鲁棒的月面大范围移动路径规划,为我国未来月球探测任务提供有价值的发展建设思路。