[发明专利]同步控制遥操作系统及方法

权利要求书

1.一种同步控制遥操作系统，其特征在于，包括操作者、地面控制中心、空间系统，以及上、下行信道；

所述操作者在线监督遥操作过程，并在必要时对遥操作实施干预；

所述地面控制中心在地面构建空间系统的等效模型，并对上行时延进行实时预测；根据等效模型的同步仿真状态生成空间机器人的遥控指令，同时接收并处理空间系统的反馈状态，根据反馈状态对遥控指令进行修正；为操作者的监督提供视觉信息，为操作者的必要干预提供人-机接口；

所述空间系统，包括空间机器人和空间环境，空间机器人用于执行控制指令，完成操作任务；

所述上、下行信道，用于沟通地面控制中心和空间系统的联系。

2.根据权利要求1所述的同步控制遥操作系统，其特征在于，所述地面控制中心包括：

（1）遥控指令终端，根据同步控制器输出的空间系统同步仿真状态和控制指令修正数据生成空间系统及其模型的实时控制指令，并为操作者干预遥操作过程提供人-机接口；

（2）同步控制器，用于构建空间系统模型，实时预测上行时延，接收遥控指令终端输出的实时控制指令和经下行数据处理模块处理后的空间系统反馈状态，生成空间系统的同步仿真状态和控制指令的修正数据；

（3）下行数据处理模块，用于接收并处理空间系统反馈状态，即对遥测和数传数据进行解析，获取空间系统实际状态；

（4）监控显示模块，根据下行数据处理模块输出的空间系统实际状态，生成空间系统真实在轨视觉信息；根据同步控制器输出的空间系统同步仿真状态，生成空间系统模型的同步仿真视觉信息；为操作者监督遥操作过程提供界面和依据。

3.根据权利要求2所述的同步控制遥操作系统，其特征在于，所述同步控制器包括：

（1）空间系统模型，包括空间机器人模型和空间环境模型两部分，用于生成空间系统的同步仿真状态； 

（2）上行时延预测模块，用于建立空间遥操作天地回路的上行时延状态模型，预测未来上行时延值；

（3）反馈控制器，用于根据同步仿真状态和反馈真实状态之间的误差，计算遥操作实时控制指令的修正数据。

4.一种同步控制遥操作方法，包括以下步骤：

步骤一，操作者启动任务，开始同步控制遥操作；

步骤二，地面控制中心建立空间系统模型；

步骤三，地面控制中心实时预测上行时延值，生成与空间机器人接收指令近似同相的同步控制指令，以及驱动空间机器人运动的遥控指令；

步骤四，空间系统模型接收并执行同步控制指令，生成与空间系统实际状态近似同相的同步仿真状态；

步骤五，空间机器人接收并执行遥控指令，生成并反馈空间系统实际状态；

步骤六，地面控制中心根据空间系统反馈的实际状态，生成实际空间系统虚拟场景；根据空间系统模型输出的同步仿真状态，生成空间系统的同步虚拟场景； 

步骤七，操作者根据实际空间系统虚拟场景和空间系统的同步虚拟场景在线监督遥操作过程，实施必要干预；

步骤八，地面控制中心根据同步仿真状态和空间系统反馈的实际状态，生成遥控指令的修正量，返回至步骤三。