嫦娥三号月球软着陆是中国航天器首次降落在地球以外的天体，月球车的行走和探测，也是首次远隔38万公里的距离在地球遥控完成。
具体来讲，探测器软着陆月面后，着陆器和月球车分离。此后，将在月面巡视3个月之久的月球车由地面控制，这也就是挑战的另一个难点“巡视器的遥操作”，要完成月球车月面探测阶段的月面地形建立、视觉定位、路径规划等遥操作任务。
这些都给测控通信系统应急处置能力和飞行控制精度带来了巨大而又前所未有的挑战，对天地协同互动控制提出了极高的要求。
计算精度要求高 飞控环节环环相扣
空间探测器进行深空航行，必须通过测控通信系统才能和地球联系并互动，测控通信系统好比是一根“风筝线”，能精确定位探测器的位置，了解其工作状态，同时还可以发送指令告诉它要干什么。
和以往嫦娥一号和嫦娥二号任务不同，嫦娥三号在近月制动、15公里降轨、动力下降等过程中，地面的控制都是一次性完成，没有可逆的机会，也就是说，对每次控制的计算，要非常精确。
北京航天飞行控制中心专家介绍说，嫦娥三号的奔月、环月、落月和登月等飞控环节是环环相扣的。嫦娥三号探测器从入轨、奔月、近月制动转移到100公里圆轨道，从100公里圆轨道转移到15×100公里轨道，再从15公里近月点开始动力下降到月面，每一步控制都要考虑到对后一步控制的影响，为后续环节创造好的条件。比如，在计算嫦娥三号降轨到15×100公里月球轨道控制参数的时候，不仅要满足变轨后的目标轨道要求，还要满足4天之后动力下降开始点的经度、纬度、高度和速度的要求以及着陆点的状况，这对控制策略的计算提出了很高的要求。
以往，测控系统主要是对航天器进行有规律飞行的控制——知道当前点的位置，就能推到几天之后在哪，可以把控制计划精确安排到几点几分几秒。但对月球车在月面工作而言，遥操作完全是另外一种模式。测控系统只能根据实时“看到”的现场情况，再将决策付诸行动，有点像“看一步，走一步”。
月球车遥操作十分复杂，月球车上的相机先拍摄月球车所处的环境，测控系统再根据月球车实时传输的图像，恢复出三维数字月面地形环境，并进行路径规划，对行走和探测路线做出决策和控制。专家说，许多动作都需要依靠地面的精密规划，月面地形、光照条件、电池用量、月球车温度都是规划中需要考虑的因素。
精细定位难度大 月球车采用视觉定位
为实现月球车月面行走和科学探测，测控通信系统进行了技术创新，尤其是在遥操作月球车进行月面巡视和勘察过程中，用到了高精度月面视觉识别、月面巡视动态规划、视觉定位技术路径规划、机械臂运动控制和虚拟现实操作与控制等新技术。
据专家介绍，遥操作月球车有个特点，对测控系统来说，将首次依靠“视觉”来完成定位工作。以往的探月任务中，测控通信基本上都是靠无线电定位，通过无线电信号来获取位置信息测量数据。由于这次月球车在月面的最大移动速度也就是每小时几百米，靠无线电测量无法达到精细定位。月球车离开着陆器多远，处于什么环境，主要靠视觉定位技术来确定。也就是利用月球车携带的多台相机拍摄图像，然后实时传到地面快速处理，恢复月球车所在的地形环境。地面遥操作人员将依据月球车周边环境的立体图像，根据探测目标进行路径规划和移动控制，包括抵达目标后规划遥控机械臂进行探测。大概的过程就是地形建立、视觉定位、路径规划和机械臂规划。
在地面人员动态规划月球车到达探测目标的最优路线时，不仅要考虑到路径长短，还要结合能源消耗、途中障碍、阳光照射等因素综合考虑，最终要控制月球车安全行走到目标前面，并且展开长达80厘米的机械臂，对目标进行厘米级精度的探测。在遥远的地月之间，加上几秒的通信延迟，要实现如此精细的控制，风险和挑战可说是前所未有。
