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以往，測控系統(tǒng)主要是對航天器進(jìn)行有規(guī)律飛行的控制——知道當(dāng)前點(diǎn)的位置，就能推到幾天之后在哪，可以把控制計(jì)劃精確安排到幾點(diǎn)幾分幾秒。但對月球車在月面工作而言，遙操作完全是另外一種模式。測控系統(tǒng)只能根據(jù)實(shí)時(shí)“看到”的現(xiàn)場情況，再將決策付諸行動(dòng)，有點(diǎn)像“看一步，走一步”。

月球車遙操作十分復(fù)雜，月球車上的相機(jī)先拍攝月球車所處的環(huán)境，測控系統(tǒng)再根據(jù)月球車實(shí)時(shí)傳輸?shù)膱D像，恢復(fù)出三維數(shù)字月面地形環(huán)境，并進(jìn)行路徑規(guī)劃，對行走和探測路線做出決策和控制。專家說，許多動(dòng)作都需要依靠地面的精密規(guī)劃，月面地形、光照條件、電池用量、月球車溫度都是規(guī)劃中需要考慮的因素。

精細(xì)定位難度大月球車采用視覺定位

為實(shí)現(xiàn)月球車月面行走和科學(xué)探測，測控通信系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，尤其是在遙操作月球車進(jìn)行月面巡視和勘察過程中，用到了高精度月面視覺識(shí)別、月面巡視動(dòng)態(tài)規(guī)劃、視覺定位技術(shù)路徑規(guī)劃、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制和虛擬現(xiàn)實(shí)操作與控制等新技術(shù)。

據(jù)專家介紹，遙操作月球車有個(gè)特點(diǎn)，對測控系統(tǒng)來說，將首次依靠“視覺”來完成定位工作。以往的探月任務(wù)中，測控通信基本上都是靠無線電定位，通過無線電信號(hào)來獲取位置信息測量數(shù)據(jù)。由于這次月球車在月面的最大移動(dòng)速度也就是每小時(shí)幾百米，靠無線電測量無法達(dá)到精細(xì)定位。月球車離開著陸器多遠(yuǎn)，處于什么環(huán)境，主要靠視覺定位技術(shù)來確定。也就是利用月球車攜帶的多臺(tái)相機(jī)拍攝圖像，然后實(shí)時(shí)傳到地面快速處理，恢復(fù)月球車所在的地形環(huán)境。地面遙操作人員將依據(jù)月球車周邊環(huán)境的立體圖像，根據(jù)探測目標(biāo)進(jìn)行路徑規(guī)劃和移動(dòng)控制，包括抵達(dá)目標(biāo)后規(guī)劃遙控機(jī)械臂進(jìn)行探測。大概的過程就是地形建立、視覺定位、路徑規(guī)劃和機(jī)械臂規(guī)劃。

在地面人員動(dòng)態(tài)規(guī)劃月球車到達(dá)探測目標(biāo)的最優(yōu)路線時(shí)，不僅要考慮到路徑長短，還要結(jié)合能源消耗、途中障礙、陽光照射等因素綜合考慮，最終要控制月球車安全行走到目標(biāo)前面，并且展開長達(dá)80厘米的機(jī)械臂，對目標(biāo)進(jìn)行厘米級(jí)精度的探測。在遙遠(yuǎn)的地月之間，加上幾秒的通信延遲，要實(shí)現(xiàn)如此精細(xì)的控制，風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)可說是前所未有。