[发明专利]一种用于遥操作系统的性能评价方法及其应用

说明书

本发明公开了一种用于遥操作系统的性能评价方法及其应用，属于遥操作技术领域，包括：S1、根据任务需求将遥操作系统主端动作序列映射为从端设备的目标序列，并记录对应的从端设备输出序列；计算目标序列和输出序列间的距离误差矩阵；S2、基于从端的运动学特征，构建遥操作系统在恒定目标下和切换目标下目标序列与输出序列的匹配路径约束条件；S3、在匹配路径约束条件下，对距离误差矩阵进行路径搜索，得到最短匹配路径上的各目标值与对应输出值之间的距离累计值。本发明考虑到系统运动特征所带来的影响，使得搜索得到的用于目标序列与输出序列映射的最短匹配路径能够满足遥操作系统客观运动规律，大大提高了遥操作系统性能评价的准确度。

技术领域

本发明属于遥操作技术领域，更具体地，涉及一种用于遥操作系统的性能评价方法及其应用。

背景技术

遥操作是指人远程操控机器人来完成危险或复杂的任务，其应用场景非常广泛，例如远程医疗、灾难救援、太空探索等。遥操作系统一般由三部分组成，包括用于采集操作者信息的主域、用于执行操纵者动作的从域以及用于主从域之间信息实时传输的网络域。网络域呈现时变特性，时延、抖动、丢包等通信指标会对遥操作系统性能造成极大的影响。

精准测量遥操作系统在不同通信参数下的性能是其大规模应用的基础，也是系统后续改进的理论依据。然而，现有遥操作系统性能评价方案大多仅依赖于输入和输出信号之间的数值差，并未考虑硬件系统的运动特征(如速度、位移、惯性等)所带来的影响，在计算性能指标的过程中，存在计算得到的数据匹配关系不符合遥操作系统客观运动规律，性能评价结果精准度低的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于遥操作系统的性能评价方法及其应用，用以解决现有技术由于未考虑硬件系统的运动特征而导致的评价结果的精准度较低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于遥操作系统的性能评价方法，包括以下步骤：

S1、根据任务需求将遥操作系统主端动作序列映射为从端设备的目标序列z，并记录对应的从端设备输出序列y；计算目标序列z和输出序列y间的距离误差矩阵A；其中，距离误差矩阵A中第i行第j列的元素A(i，j)为目标序列中第i个目标值z_i与输出序列中的第j个输出值y_j之间的距离；

S2、基于从端的运动学特征，构建遥操作系统在恒定目标下和切换目标下目标序列与输出序列的匹配路径约束条件；

S3、在匹配路径约束条件下，对距离误差矩阵A进行路径搜索，得到目标序列与输出序列的最短匹配路径上的各目标值与对应输出值之间的距离累计值，从而得到遥操作系统的累计误差评价结果。

进一步优选地，匹配路径约束条件包括：恒定目标约束条件和切换目标约束条件；

恒定目标约束条件为：当从端设备相邻两个时刻的输出值所对应的目标值相同时，相邻两个时刻下的目标值与输出值满足：(y_i-y_i-1)(y_i-z_i)≤0或||z_i-y_i||≤3δ；

切换目标约束条件为：当从端设备相邻两个时刻的输出值所对应的目标值不同时，相邻两个时刻下的目标值与输出值满足：(y_i-lb)(y_i-ub)≤0或||y_i-z_i-1||≤||y_i-y_i-1||或||y_i-lb||≤3δ或||y_i-ub||≤3δ；