月球探测器遥操作系统研究

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1、遥操作系统TeleoperationSystem栏目主持：艳涛月球探测器遥操作系统初步研究o李群智贾阳陈建新中国空间技术研究院[摘要]月球探测器遥操作系统是探测器全生命周期的监测、操作、控制、管理与支持系统，是保障探月二期工程的科学和工程目标能够通过实践考验的重要组成部分。本文综合考虑国外深空探测相关的实践经验和国内的技术现状，对月球探测器遥操作系统做了初步研究，初步确定了其基本概念、组成和工作模式，最后进行了总结。[关键词]月球探测器；遥操作；着陆器；巡视器1引言走10.54km；并于1973年1月发射携带巡视器L

2、unokhod2月球是地球唯一的天然卫星，由于其独特的空间位置和(月球车2号)的Luna21，在月面开展科学探测活动，巡视[2]潜在资源，自然成为人类开展深空探测的首选目标，也是人器行走里程达37km。类向外层空间发展的理想基地和前哨站。目前，包括中国在这两辆月面巡视器Lunokhod的控制模式为地面遥操作内的世界上多个国家和研究机构均开展了对月探测的研究工模式。考虑到月面巡视器在月球运动时的控制特性(运动的作。其中，遥操作系统作为月球探测器全生命周期的监测、操远程控制、到控制对象的距离约38000km等)，控制中心

3、直[1]作、控制、管理与支持系统，是保障对月探测工程目标能接位于指令测量站。指令测量站的功能和设备包括：支持与够通过实践考验的重要组成部分。月面巡视器通信的指令测量系统、无线电遥测站、服务由于对月探测具有远距离、多环节、多阶段、任务复电视设备、信息计算系统设备和时统系统设备。通过飞控杂性及非重复性、探测环境的非结构化及不可预知性、技术中心的远程控制系统实现月面巡视器沿月表运动的控制，难度大、任务持续时间长等特点，需要建立遥操作系统对探远程控制系统结构图如图1所示，以不同摄像头形成的小月工程各阶段进行统一安排、管理与规

4、划，提供相应的技术幅图像作为参考，其中障碍辨别功能、确定到障碍的距资源和软硬件条件，以确保探月工程顺利完成。而且，由离、分析道路可穿越性和月面巡视器运动控制等操作由地于面向月面探测器的遥操作是一门新的技术，我国在此技术面遥控组的成员共同完成。地面遥控组一般由地面五人组领域没有实际实施经验，因此，需要开展遥操作方面的研究成，包括：指挥员、领航员、驾驶员、参数分析工程师和工作。2国外情况概述在近40年的时间里，发射到月球和火星表面的探测器有多台。由于着陆器相关的遥操作技术与传统卫星的遥控技术具有一定的相似性，特点不明显，

5、故在此以前苏联、美国和欧洲为代表，仅对几台典型巡视器的遥操作技术相关情况做简要介绍。2.1前苏联的Lunokhod前苏联于1970年11月发射携带巡视器Lunokhod1(月球车1号)的Luna17，首次使用巡视器在月面巡视勘察，巡视器共行图1远程控制系统结构图[作者简介]李群智，女，1978年生，博士，工程师研究方向：月面巡视探测器。贾阳，男，1970年生，博士，高级工程师，副总师。陈建新，男，1969年生，博士，研究员，副总师。2008年5月30日《机器人技术与应用》33遥操作系统TeleoperationSys

6、tem栏目主持：艳涛定向天线操作员。工作。Lunokhod遥操作的特点如下：火星巡视器MER的主要工作模式是长距离自主导航加[4-5](1)遥操作者基本完成巡视器的所有控制，巡视器基本遥操作。巡视器MER的任务执行模式是以每个火星日为没有自主能力；周期来开展的。早晨发送的命令序列基于前一天传回的图(2)遥操作者未直接感知运动过程，但是遥操作者根像和数据，由地面遥操作科学家和工程师小组完成，专门据传回的图像等信息指定巡视器的所有运动；用于当天火星日的活动；活动结束后，巡视器将获得的图(3)与直接观测相比，遥操作者按照电

7、视屏幕感知地像和数据传回地面。每个火星日的活动时间大约为四小时，形有难度；一般集中在中午时分。具体来说，如图2所示，在一个任务(4)接收和传输电视图像以及遥测信息具有时间延迟。执行的过程中，科学家组负责决定巡视器所需要执行的科2.2美国的Sojourner学探测目标；基于确定的科学目标，工程师组决定需要上美国火星探路者项目Pathfinder使用的巡视器传到巡视器的实际命令序列；在巡视器接收到实际的上传Sojourner(索杰纳)，于1996年12月发射，1997年7月着陆在命令后，即会执行这些命令；与此同时，地面监

8、控组将会火星表面的“AresVallis”(战神谷)区域。Sojourner火监控巡视器的运行情况，并将得到的科学和工程数据发送星巡视器在火星表面上工作了50个火星日(一个火星日约给科学家和工程师组；在分析了返回的科学数据和确认了地球上24.6小时)。巡视器的状态之后，科学家和工程师团队将会基于这些信火星巡视器Sojourner的控制模式采用遥