[发明专利]一种模拟月球车远程遥操作的系统

权利要求书

1.一种模拟月球车远程遥操作的系统，其特征在于，所述系统包括遥操作显控界面和月面环境呈现模拟器，所述遥操作显控界面与所述月面环境呈现模拟器之间通过地月模拟通讯链路实现数据共享；

所述遥操作显控界面基于ROS和Qt混合编程，利用Qt实现图形化窗口，利用ROS中的信息共享通讯机制实现话题通信、服务通信和参数通信；所述遥操作显控界面包括参数设置模块、运动控制模块、状态显示模块、图像呈现模块和地图呈现模块；

所述月面环境呈现模拟器基于Unity3D设计开发，用于模拟真实的月球车及月面环境，包括模拟月球车模型、传感器模型和月面地形地貌。

2.根据权利要求1所述的模拟月球车远程遥操作的系统，其特征在于，所述遥操作显控界面和所述月面环境呈现模拟器基于ROS架构开发，两者可同时部署在一台电脑或分开部署在两台电脑上；

所述参数设置模块用于进行主节点地址、本机IP地址和本机主机名称的参数设置，同时，也用于保存用户定义的参数配置，在下次加载界面程序时沿用之前的设置而无需重新修改。

3.根据权利要求1所述的模拟月球车远程遥操作的系统，其特征在于，所述运动控制模块用于发送月球车的速度控制指令，即期望的角速度和线速度；所述运动控制模块通过两种方式发送速度控制指令，一种是通过转动圆盘实现，操控人员在移动小圆盘时将会与外面的大圆圈形成角度和圆心距两个数值，两者分别对应设置角速度和线速度数值；另一种是通过拖拉数值条实现，可分别独立设置角速度和线速度。

4.根据权利要求1所述的模拟月球车远程遥操作的系统，其特征在于，所述状态显示模块用于显示月球车在运动过程中的状态信息，包括线速度、角速度、电池电量、电池电压和故障信息；其中，线速度和角速度以直观可视化的仪表盘进行呈现，当所述遥操作显控界面接收到反馈的月球车运动速度消息后，通过仪表盘控件绘制槽函数刷新指针角度；电池电量以进度条显示，其范围为0％-100％；电池电压以数字值显示；故障信息以文本的形式在界面窗口更新显示，刷新频率为1Hz。

5.根据权利要求1所述的模拟月球车远程遥操作的系统，其特征在于，所述图像呈现模块用于显示实际月球车下传的月面环境立体图像对数据，即月球车前方的左侧图像、右侧图像；所述图像呈现模块包括两个图像显示窗口，分别显示月球车返回的左侧图像、右侧图像，以使操控人员能够在月球车运动过程中直观地感受月面环境变化。

6.根据权利要求1所述的模拟月球车远程遥操作的系统，其特征在于，所述地图呈现模块用于显示月球车在运动过程中的激光雷达点云数据及根据传感器数据重建的月面地图模型，支持二维及三维地图模型接入。

7.根据权利要求1所述的模拟月球车远程遥操作的系统，其特征在于，所述月面环境呈现模拟器用于模拟月球车模型，具体包括：

根据实际月球车的尺寸及部件连接关系生成URDF文件；在Unity3D中以实际月球车的URDF文件生成月球车主体模型，删除部件间的结合体碰撞器及车轮模型自带的碰撞器属性；在月球车主体模型上加载刚体组件，按照真实月球车的质量更改质量参数；在月球车车轮及轮胎模型上设置碰撞器属性；根据月球车驱动电机性能设置电机转矩、转向角和制动转矩参数，当从遥操作显控界面获得期望的月球车角速度和线速度后，将其转化为月球车模型中的电机转矩、转向角和制动转矩参数，以模拟月球车前进、后退、制动、转向和打滑运动。