本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種航天器的遙操作方法及裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著航天器技術(shù)飛速發(fā)展，航天器的種類以及功能不斷提升。對航天器遙操作的準確度要求也越來越高。

目前空間遙操作主要采用離線控制，通過預(yù)先生成的控制指令對航天器進行控制，并通過VR技術(shù)直觀的向操作員展示航天器的模擬狀態(tài)，從而完成空間遙操作任務(wù)作業(yè)。

在深空狀態(tài)下，上行控制指令在空間通信鏈路的傳輸延時非常大，對航天器的安全將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。但是，現(xiàn)有的空間遙操作沒有考慮到遙測指令發(fā)送過程中的時延。導(dǎo)致遙操作的精度降低，從而降低系統(tǒng)的安全性。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種航天器的遙操作方法及裝置，能夠提高遙操作的精度，從而提高安全性。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明在第一方面提供一種航天器的遙操作方法，包括：

接收手控數(shù)據(jù)信息，將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為航天器的運動參數(shù)和控制指令；

對所述運動參數(shù)和所述控制指令進行格式轉(zhuǎn)換，生成注入指令，并發(fā)送給所述航天器；

接收所述航天器發(fā)送的下行遙測數(shù)據(jù)，所述下行遙測數(shù)據(jù)包括所述航天器的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述時延參數(shù)包括：

第一時延，為將所述注入指令發(fā)送給所述航天器的時間與接收到所述手控數(shù)據(jù)信息的時間的差值；

第二時延，為所述航天器接收到所述注入指令的時間與將所述注入指令發(fā)送給航天器的時間的差值；

第三時延，為所述航天器的位置姿態(tài)開始變化的時間與所述航天器接收到所述注入指令的時間的差值。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述時延參數(shù)還包括預(yù)估修正值，所述預(yù)估修正值為首次對所述航天器進行運動控制時，通過對所述航天器進行標定所獲得的對所述時延參數(shù)的修正值。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置包括：

根據(jù)所述時延參數(shù)和所述航天器下行遙測數(shù)據(jù)的發(fā)送時間計算顯示時間；

將所述下行遙測數(shù)據(jù)中的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)作為初始值，根據(jù)所述運動參數(shù)和所述顯示時間計算預(yù)估的航天器位置姿態(tài)；

顯示所述預(yù)估的航天器位置姿態(tài)。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為航天器的運動參數(shù)和控制指令包括：

根據(jù)航天器的行走方式建立所述手控數(shù)據(jù)信息與所述運動參數(shù)的映射關(guān)系；

根據(jù)所述映射關(guān)系，將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為所述航天器的運動參數(shù)。

本發(fā)明在第二方面提供一種航天器的遙操作裝置，包括：

轉(zhuǎn)化模塊，用于接收手控數(shù)據(jù)信息，將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為航天器的運動參數(shù)和控制指令；

注入指令發(fā)送模塊，用于對所述運動參數(shù)和所述控制指令進行格式轉(zhuǎn)換，生成注入指令，并發(fā)送給所述航天器；

接收模塊，用于接收所述航天器發(fā)送的下行遙測數(shù)據(jù)，所述下行遙測數(shù)據(jù)包括所述航天器的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)；

計算模塊，用于根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述計算模塊中的時延參數(shù)包括：

第一時延，為將所述注入指令發(fā)送給所述航天器的時間與接收到所述手控數(shù)據(jù)信息的時間的差值；

第二時延，為所述航天器接收到所述注入指令的時間與將所述注入指令發(fā)送給航天器的時間的差值；

第三時延，為所述航天器的位置姿態(tài)開始變化的時間與所述航天器接收到所述注入指令的時間的差值。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述計算模塊中的時延參數(shù)還包括預(yù)估修正值，所述預(yù)估修正值為首次對所述航天器進行運動控制時，通過對所述航天器進行標定所獲得的對所述時延參數(shù)的修正值。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述計算模塊還用于根據(jù)所述時延參數(shù)和所述航天器下行遙測數(shù)據(jù)的發(fā)送時間計算顯示時間；

將所述下行遙測數(shù)據(jù)中的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)作為初始值，根據(jù)所述運動參數(shù)和所述顯示時間計算預(yù)估的航天器位置姿態(tài)；

顯示所述預(yù)估的航天器位置姿態(tài)。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述轉(zhuǎn)化模塊還用于根據(jù)航天器的行走方式建立所述手控數(shù)據(jù)信息與所述運動參數(shù)的映射關(guān)系；

根據(jù)所述映射關(guān)系，將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為所述航天器的運動參數(shù)。

本發(fā)明提供的航天器的遙操作方法及裝置，通過接收手控數(shù)據(jù)信息，根據(jù)手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為的航天器的運動參數(shù)和控制指令生成注入指令，并發(fā)送給所述航天器，接收所述航天器發(fā)送的下行遙測數(shù)據(jù)，根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置，通過時延參數(shù)，準確的顯示航天器時延后的位置姿態(tài)，提高了的時延預(yù)估的準確性。

根據(jù)下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發(fā)明的其它特征及方面將變得清楚。

附圖說明

包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1示出本發(fā)明的一實施例提供的航天器的遙操作方法的流程圖；

圖2示出本發(fā)明的又一實施例提供的航天器的遙操作方法的流程圖；

圖3示出本發(fā)明的一實施例提供的航天器的遙操作裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述，但應(yīng)當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。

另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，沒有某些具體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在一些實例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件未作詳細描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。

實施例1

圖1示出本發(fā)明的一實施例提供的航天器的遙操作方法的流程圖，如圖1所示，該方法包括：

步驟S1，接收手控數(shù)據(jù)信息，將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為航天器的運動參數(shù)和控制指令；

具體地，手控數(shù)據(jù)信息為操作員對手控設(shè)備進行控制時，手控設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)。

步驟S2，對所述運動參數(shù)和所述控制指令進行格式轉(zhuǎn)換，生成注入指令，并發(fā)送給所述航天器；

具體地，可以通過遙控注入幀的形式，將轉(zhuǎn)換后的運動參數(shù)和控制指令發(fā)送給航天器。航天器根據(jù)接收到的控制指令以及運動參數(shù)，進行動作。并在一定的時間間隔，向地面控制單元發(fā)送下行遙測數(shù)據(jù)。

步驟S3，接收所述航天器發(fā)送的下行遙測數(shù)據(jù)，所述下行遙測數(shù)據(jù)包括所述航天器的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)。

下行遙測數(shù)據(jù)還可以包括，航天器的下行里程、電量參數(shù)等信息，以及發(fā)送下行遙測數(shù)據(jù)時的發(fā)送時間。

步驟S4，根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置。

由此，通過接收手控數(shù)據(jù)信息，根據(jù)手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為的航天器的運動參數(shù)和控制指令生成注入指令，并發(fā)送給所述航天器，接收所述航天器發(fā)送的下行遙測數(shù)據(jù)，根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置。通過時延參數(shù)，準確的顯示航天器時延后的位置姿態(tài)，提高了的時延預(yù)估的準確性。

優(yōu)選的，時延參數(shù)可以包括：第一時延、第二時延和第三時延。

第一時延，為將所述注入指令發(fā)送給所述航天器的時間與接收到所述手控數(shù)據(jù)信息的時間的差值。

具體地，第一時延可以通過計算得到。在通過系統(tǒng)內(nèi)部的控制流程分析得出，并可在測試過程中精確計算。

第二時延，為所述航天器接收到所述注入指令的時間與將所述注入指令發(fā)送給航天器的時間的差值。

具體地，第二時延與上行鏈路碼速率、遙控指令幀長度、航天器距地面高度有關(guān)。可以根據(jù)其它深空探測任務(wù)中測算得出。

第三時延，為所述航天器的位置姿態(tài)開始變化的時間與所述航天器接收到所述注入指令的時間的差值。

具體地，第三時延無法精確計算，但可以通過航天器進行地面實驗時對數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計得出。

由此，通過在地面實驗以及其它深空探測任務(wù)中測算得出第一時延、第二時延、第三時延，提高了的時延預(yù)估的準確性。

進一步地，時延參數(shù)還包括預(yù)估修正值，預(yù)估修正值為首次對所述航天器進行運動控制時，通過對所述航天器進行標定所獲得的對所述時延參數(shù)的修正值。

標定過程如下：首先控制航天器運動，待運動結(jié)束后，記錄預(yù)測的航天器位置數(shù)據(jù)以及獲取航天器遙測數(shù)據(jù)中的位置數(shù)據(jù)，計算遙測數(shù)據(jù)中的位置數(shù)據(jù)與預(yù)測的航天器位置數(shù)據(jù)的差，根據(jù)航天器的運動速度，計算出預(yù)估修正值。

由此，通過設(shè)置預(yù)估修正值，在航天器的空間首次運動控制時進行標定1-3次，時延參數(shù)進行修正?？梢赃M一步保障航天器的安全性。

實施例二

圖2示出本發(fā)明的又一實施例提供的航天器的遙操作方法的流程圖，在圖2中與圖1采用相同附圖標記的步驟，均與圖1適用于相同的文字說明，在此不再贅述。

請參閱圖2，實施例一中的步驟S1，所述將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為航天器的運動參數(shù)和控制指令可以具體包括：

步驟S101，根據(jù)航天器的行走方式建立所述手控數(shù)據(jù)信息與所述運動參數(shù)的映射關(guān)系；

具體地，航天器的行走方式包括：直線行走、按曲率行走、原地轉(zhuǎn)彎等運動方式，不同的行走方式手控數(shù)據(jù)信息與所述運動參數(shù)的映射關(guān)系不同。

步驟S102，根據(jù)所述映射關(guān)系，將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為所述航天器的運動參數(shù)。

實施例一中的步驟S4，所述根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置可以具體包括：

步驟S401，根據(jù)所述時延參數(shù)和所述航天器下行遙測數(shù)據(jù)的發(fā)送時間計算顯示時間；

步驟S402，將所述下行遙測數(shù)據(jù)中的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)作為初始值，根據(jù)所述運動參數(shù)和所述顯示時間計算預(yù)估的航天器位置姿態(tài)；

步驟S403，顯示所述預(yù)估的航天器位置姿態(tài)。

具體地，現(xiàn)有的虛擬顯示屏，顯示的通常是航天器發(fā)送下行遙測數(shù)據(jù)時，航天器的位置姿態(tài)。由于在深空狀態(tài)下，上行指令控制指令在空間通信鏈路的傳輸延時非常大，從注入指令發(fā)送到航天器接收到注入指令開始運動，到地面控制單元接收到航天器發(fā)送的遙測數(shù)據(jù)，航天器的位置姿態(tài)與發(fā)送下行遙測數(shù)據(jù)時的位置姿態(tài)會產(chǎn)生一定偏差，若在顯示屏上顯示航天器發(fā)送下行遙測數(shù)據(jù)的位置姿態(tài)，使操作員對航天器進行實時控制，會產(chǎn)生位置誤差，對航天器的安全性將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。

通過時延參數(shù)和航天器下行遙測數(shù)據(jù)的發(fā)送時間，可以計算出顯示時間。將下行遙測數(shù)據(jù)中的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)作為初始值，根據(jù)所述運動參數(shù)和所述顯示時間，可以計算出經(jīng)過時延后的航天器的位置姿態(tài)，作為預(yù)估的航天器位置姿態(tài)；顯示預(yù)估的航天器位置姿態(tài)，使操作員可以準確的看到航天器時延后的位置姿態(tài)。例如，時延參數(shù)為τ_u、航天器下行位置姿態(tài)數(shù)據(jù)以及手控數(shù)據(jù)信息的運動參數(shù)v，在運動過程中的t’時間，計算并顯示t’+τ_u航天器的位置姿態(tài)P(t’+τ_u)，模擬該時間的任務(wù)場景。

P(t'+τ_u)＝f(τ_u，v)

由此，通過時延參數(shù)和下行遙測數(shù)據(jù)的發(fā)送時間計算顯示時間，將所述下行遙測數(shù)據(jù)中的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)作為初始值，根據(jù)運動參數(shù)和顯示時間計算預(yù)估的航天器位置姿態(tài)。通過顯示當前時間加上上行指令時延后的航天器的運動狀態(tài)，進一步地保證航天器的安全性。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，可以設(shè)置手控設(shè)備，來接收操作員的指令信息。模擬儀表板顯示航天器的下行里程和電量參數(shù)，虛擬場景顯示器，顯示預(yù)估的航天器位置姿態(tài)，方便操作員對航天器進行實時控制。

具體的過程可以包括，操作員通過控制手控設(shè)備設(shè)置航天器運動路徑，系統(tǒng)對手控設(shè)備進行數(shù)據(jù)采樣，并轉(zhuǎn)換為航天器的運動參數(shù)，然后將這些控制參數(shù)按照航天器的上行注入控制數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為遙控注入幀，通過空間通信鏈路發(fā)送至航天器。航天器接收到運動控制注入指令后，按照其預(yù)定方式執(zhí)行，完成一次運動。航天器按照一定頻率發(fā)送下行遙測數(shù)據(jù)，將其運動狀態(tài)以及其它參數(shù)通過空間通信鏈路發(fā)送至地面控制中心，地面控制中心根據(jù)航天器下行的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)以及試驗參數(shù)，生成修正后的航天器位置姿態(tài)數(shù)據(jù)，生成航天器虛擬的運動場景。

由此，操作員根據(jù)虛擬的、預(yù)測的場景觀察航天器的運動過程，發(fā)出控制指令，實現(xiàn)航天器的遠程實時控制。

實施例3

圖3示出本發(fā)明的一實施例提供的航天器的遙操作裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該裝置包括：轉(zhuǎn)化模塊110、注入指令發(fā)送模塊120、接收模塊130和計算模塊140。

轉(zhuǎn)化模塊110，用于接收手控數(shù)據(jù)信息，將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為航天器的運動參數(shù)和控制指令；

注入指令發(fā)送模塊120，用于對所述運動參數(shù)和所述控制指令進行格式轉(zhuǎn)換，生成注入指令，并發(fā)送給所述航天器；

接收模塊130，用于接收所述航天器發(fā)送的下行遙測數(shù)據(jù)，所述下行遙測數(shù)據(jù)包括所述航天器的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)；

計算模塊140，用于根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置。

由此，通過接收手控數(shù)據(jù)信息，根據(jù)手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為的航天器的運動參數(shù)和控制指令生成注入指令，并發(fā)送給所述航天器，接收所述航天器發(fā)送的下行遙測數(shù)據(jù)，根據(jù)所述下行遙測數(shù)據(jù)、所述運動參數(shù)以及時延參數(shù)，計算并顯示所述航天器的當前位置。通過時延參數(shù)，準確的顯示航天器時延后的位置姿態(tài)，提高了的時延預(yù)估的準確性。

進一步地，所述計算模塊140中的時延參數(shù)包括：

第一時延，為將所述注入指令發(fā)送給所述航天器的時間與接收到所述手控數(shù)據(jù)信息的時間的差值；

第二時延，為所述航天器接收到所述注入指令的時間與將所述注入指令發(fā)送給航天器的時間的差值；

第三時延，為所述航天器的位置姿態(tài)開始變化的時間與所述航天器接收到所述注入指令的時間的差值。

由此，通過在地面實驗以及其它深空探測任務(wù)中測算得出第一時延、第二時延、第三時延，提高了的時延預(yù)估的準確性。

進一步地，所述計算模塊140中的時延參數(shù)還包括預(yù)估修正值，所述預(yù)估修正值為首次對所述航天器進行運動控制時，通過對所述航天器進行標定所獲得的對所述時延參數(shù)的修正值。

由此，通過設(shè)置預(yù)估修正值，在航天器的空間首次運動控制時進行標定1-3次，對時延參數(shù)進行修正?？梢赃M一步保障航天器的安全性。

進一步地，所述計算模塊140還用于根據(jù)所述時延參數(shù)和所述航天器下行遙測數(shù)據(jù)的發(fā)送時間計算顯示時間；

將所述下行遙測數(shù)據(jù)中的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)作為初始值，根據(jù)所述運動參數(shù)和所述顯示時間計算預(yù)估的航天器位置姿態(tài)；

顯示所述預(yù)估的航天器位置姿態(tài)。

所述轉(zhuǎn)化模塊110還用于根據(jù)航天器的行走方式建立所述手控數(shù)據(jù)信息與所述運動參數(shù)的映射關(guān)系；

根據(jù)所述映射關(guān)系，將所述手控數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為所述航天器的運動參數(shù)。

由此，通過時延參數(shù)和下行遙測數(shù)據(jù)的發(fā)送時間計算顯示時間，將所述下行遙測數(shù)據(jù)中的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)作為初始值，根據(jù)運動參數(shù)和顯示時間計算預(yù)估的航天器位置姿態(tài)。通過顯示當前時間加上上行指令時延后的航天器的運動狀態(tài)，進一步地保證航天器的安全性。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。

以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動的情況下，即可以理解并實施。