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科研人员五个月内研发嫦娥二号三维可视化系统
发布日期: 2019-11-08    


科研人员五个月内研发嫦娥二号三维可视化系统


      [圖片]10月6日,環月[成功 的拚音:chéng gōng],三維可視化係統平台[工作 的拚音:gōng zuò]順暢,趙正旭教授露出了開心的笑容〖沙巴体育环保混凝土〗。 [圖片]9月30日,在北京航天飛行控製[中心 的拚音:zhōng xīn],四人攻關小組在緊張的工作間隙合影留念。 [圖片] 環月成功後,在北京航天飛行控製中心,趙正旭(左)和航天中心總工程師助理、軟件室主任孫軍合影。

本報[記者 的英 文:journalists] 裴建素 通訊員 蘇喜娥

繼10月9日[上午 的英 文:morning]圓滿完成第三次對月製動之後,當天下午,“嫦娥二號”三維可視化係統研發團隊、石家莊鐵道[大學 的英 文:university]趙正旭等4位[老師 的拚音:lǎo shī]從北京載譽歸來。

自9月28日前往北京航天飛行控製中心,在曆時12天的緊張工作中,石家莊鐵道大學信息[科學 的拚音:kē xué]與技術學院院長趙正旭教授及劉展威、佟寬章、王威老師四人團隊圓滿地完成了“嫦娥二號”三維可視化前期任務,向全球展現了“嫦娥二號”發射任務的實時精彩仿真,受到國家有關領導、同行專家的好評。

今年5月,作為“嫦娥二號”繞月精彩之旅轉播及監測平台,“嫦娥二號”探月工程可視化係統[開發 的英 文:developing]正式[開始 的英 文:appeared]。在短短的五個月的時間裏,趙正旭帶領團隊,突破了一個個難題,圓滿地完成了項目的[所有 的英 文:all]既定目標。

把枯燥的數據可視化,讓繞月之旅直觀呈現

10月1日,伴[隨著 的英 文:Along with]西昌衛星發射中心“點火”成功,半個小時後,北京航天飛行控製中心主屏幕上,“嫦娥二號”精彩的飛天繞月之旅通過可視化平台栩栩如生、美輪美奐地[展示 的英 文:showed]在全國、乃至[世界 的英 文:world]的麵前。隨後的日子裏,“嫦娥二號”三維可視化係統運行平穩。

“科學可視化作為[一種 的拚音:yī zhǒng]特殊的計算方法,其奧妙就是把浩如煙海的數據轉換成圖形,描繪成數據‘風景’,為[人們 的拚音:rén men]提供一種發現不可見信息的方法。”趙正旭教授[這樣 的英 文:then]通俗地解釋“科學可視化”。

自今年5月始,趙正旭帶領團隊開始了“嫦娥二號”繞月探測任務三維可視化係統平台的研發工作■沙巴体育授权委托书■。

“‘嫦娥二號’繞月探測任務三維可視化係統就是利用虛擬現實技術,把隻有專業人士才能看懂的數據轉化成普通人都能看明白的直觀圖像,一是便於監控人員隨時操控指揮飛行器運行狀態,二是讓所有人[一起 的拚音:yī qǐ]分享“嫦娥二號”精彩的繞月之旅。”

“‘嫦娥二號’繞月探測任務三維可視化係統平台覆蓋了火箭點火與發射、上升段、轉移段、環月段的可視化控製,[包括 的拚音:bāo kuò]遙控指令、火箭動作、遙測跟蹤、飛行器變軌修正、近月製動、飛行器姿態控製、接口驅動等關鍵工程環節的可視化控製任務。[主要 的英 文:main]用於[表現 的英 文:performance]‘嫦娥二號’飛行情況,並對其進行實時監控。”通俗地說,就是用三維的環境把真實的宇宙深空“拉近”,讓人們在身臨其境中[感 的拚音:gǎn]受幾十萬公裏外“嫦娥二號”繞月、探月整個過程。

“‘嫦娥二號’繞月三維可視化平台除了仿真功能外,一個最[重要 的英 文:important]的功能就是實時監控,數據的傳輸需要時間,監測人員通過數據進行判斷也需要時間,三維可視化平台通過直觀的畫麵快速顯示,監測人員一目了然中[可以 的拚音: kě yǐ]隨時了解衛星飛行情況,通過這一平台調整衛星飛行軌道。[不僅 的拚音:bù jǐn]如此,通過三維可視化平台係統還可以進行前期仿真模擬實驗,以此檢驗理論設計,優化操作,達到最佳狀態。”

據了解,與“嫦娥一號”相比,“嫦娥二號”[最大 的英 文:largest]的特點就是飛向月球速[度 的拚音: dù]更快了。[由於 的英 文:Meanwhile]火箭燃盡後的最大速度直接決定遠地點的高度,速度稍有誤差就會將“嫦娥二號”直接打飛甚至撞上月球。三維可視化平台如同無處不在的“第三隻眼”,為“嫦娥二號”順利入軌,乃至繞月保駕護航。

[負責 的拚音:fù zé]“嫦娥二號”工程的有關負責人前期在與趙正旭進行短信交流時寫道:“‘嫦娥二號’繞月探測任務三維可視化係統平台是當之無愧的國際領先水平,能在這麽短的時間內達到實戰應用,[已經 的拚音:yǐ jing]很不容易了。”

“原來最[擔心 的英 文:worry about]的是你們這一塊,現在最放心的也是你們這一塊。”北京航天飛行控製中心領導讚歎地說。“以前是航天可視化,現在是可視化航天。”北京航天飛行控製中心總工程師周建亮也不無讚賞地說。“嫦娥二號”三維可視化係統不僅達到了世界先進水平,[而且 的英 文:but]使[中國 的英 文:China]的航天可視化事業一舉走在了世界前列。

四人小組苦戰五個月,成就繞月可視化之旅

10月9日上午完成第三次對月製動後,科研小組成員踏上返回石家莊的路。因為匆忙,他們來不及摘下工作證,當車行至滿城[服務 的拚音:fú wù]區休息時,服務區的工作人員驚喜地發現了大家的真實身份,興奮地對他們說:“非常精彩,非常好看,太激動人心了。”趙正旭說,那一刻每一個成員的喜悅之情無以言表。“這句話對[我們 的英 文:we]既是表揚也是激勵。”

[接受 的英 文:accepted]“嫦娥二號”繞月探測任務三維可視化係統平台的研發工作以來,趙正旭和團隊人員就開始了沒日沒夜的工作,工作到[深夜 的英 文:幹壞事]一兩點是經常的事兒。

由於科研工作緊張,趙正旭基本上是在[學校 的拚音:xué xiào][招待 的英 文:reception]所或[學生 的拚音:xué sheng]食堂[解決 的英 文:settle]吃飯[問題 的拚音:wèn tí],由於工作需要,他要經常往北京跑,那些科研攻關的日子,石家莊與北京之間的火車也就[成為 的拚音:chéng wéi]他睡覺休息的地方。身體一向強壯的他也常常由於連日勞累吃不下飯,“有幾天是吃什麽吐什麽。”對家人、[兒子 的英 文:Son],趙正旭心存愧疚。兒子在[英國 的英 文:British]讀書,假期隻有[愛 的英 文:love]人一人去國外看望。

趙正旭組成的科研團隊中的每一位成員都全身心投入工作。可視化平台模型創建者王威,上午舉行完新婚典禮,下午就走進了實驗室。“‘嫦娥二號’繞月探測舉世關注,全世界的人們都將通過可視化平台觀看這一盛況,我們代表的是中國的航天可視化技術水平,一定要做好。”王威說。

“我們感到壓力非常大,[但是 的英 文:But]能夠參與這份工作,我們又[覺得 的英 文:felt]非常自豪。”負責網絡數據通信的佟寬章老師這樣說,他的孩子今年才一歲多,不得不把孩子[送到 的拚音:sònɡ dào][父母 的拚音:fù mǔ]家。

[可能 的英 文:would]是太累了,或者說壓力太大了,以前大家[幾乎 的英 文:much]很少生病,但是最近這段日子每個人身體狀況都不太好。”每次去北京時,劉展威老師帶的其中一個包[都是 的英 文:All are]用來裝藥的。

這個由四人組成的團隊,除了趙正旭之外,[其他 的英 文:other]三個人都是第[一次 的拚音:yī cì]參與國家航天科技攻關工作,壓力是可想而知的。

中秋節是舉家團圓的時刻,可是他們四個人卻是在北京航天飛行控製中心度過的。“嫦娥二號”[即將 的英 文:is about]發射,所有前期[準備 的英 文:ready to]工作都在緊鑼密鼓中進行,三維可視化係統平台調試工作也不例外,他們中的每一個人都既緊張又興奮。

“能夠參與這項工作,本身就是一種鍛煉和提高,更是經驗的最好積累和提升。”“我[希望 的拚音:xī wàng]有一天,當我年老的[時候 的拚音:shí hou],我的孫子坐在我的腿上問‘爺爺,您一生做過什麽?’我會自豪地說是參與了‘嫦娥二號’的發射工作。”“做這項工作,一沒有經費,二不能列入國家課題作為職稱評定項目,[完全 的拚音:wán quán]是奉獻,可我們都心甘情願,因為有的東西是沒法用[金錢 的拚音:jīn qián]衡量的。”……每一個人的語言都很樸實,樸實的語言中滿含著責任與奉獻。也正是因為這種奉獻精神,成就了“嫦娥二號”繞月可視化之旅。

二十餘年默默耕耘,航天科研成果累累

“虛擬現實是我的研究方向,當然更是我的愛好。”1988年,原本在國內學習機械專業的趙正旭,出國後在英國斯坦福大學攻讀計算機科學博士學位,自此開始了虛擬現實技術研究與係統開發。

此後,即便是茶餘飯後閑暇之餘,趙正旭也總是“琢磨”虛擬現實軟件係統的研發,精心“搭建”這一平台,親自編製每一行代碼。經過十餘年的不懈努力,終於研發出十七萬行代碼的TDS虛擬現實軟件係統。

“該係統是一個完整的、大型的、海量級的空間技術模擬計算與信息控製係統,不僅包括了美國航天局和歐洲空間指揮中心目前所使用的同類係統的所有功能,而且還具有擴展模塊、用戶工具、網絡[支持 的英 文:support]、腳本編程和實時控製等獨特功能,其最大的特點就是功能全、通用性強,探月工程後續‘落月’、‘回月’階段都可以用,今後國家深空探測也可以使用。”

自主研發,親自編程,TDS虛擬現實軟件係統傾注了趙正旭太多的智慧和心血,因為擁有完全的自主知識產權,有人想出錢購買,但是趙正旭回絕了。“我研發這一軟件係統的初衷不是為了錢,我隻是想為國家、為中國的航天事業做點工作。”

即使是在國外期間,趙正旭也先後參與了我國神三、神五、神六、神七發射的[一些 的拚音:yī xiē]科技攻關工作,但是因研發工作多涉及國家機密,所以一直“默默無聞”。但是[曆史 的拚音:lì shǐ]不會忘記,趙正旭先後榮獲了世界MARQUIS科技榮譽獎、英國電力工程師協會最佳研究獎、英國劍橋國際技術榮譽獎等多項國際大獎。2008年,英國derby大學特聘趙正旭為科學博士,這也是derby大學有史以來第一位科學博士。

2008年,闊別祖國20年的趙正旭攜夫人回國。回國後,很快就投入到我國航天測控可視化專業領域。

2009年4月開始研發我國首次火星探測三維可視化係統平台,僅用了6個月的時間,就完成了建立和調試。趙正旭研發的火星探測三維可視化平台不僅具有自主的知識產權,同時還達到了國際領先水平,填補了中國航天業可視化事業的空白。

“如果去年10月份火星探測[計劃 的英 文:plan]不推遲,那麽通過電視就可以看到一億公裏之外‘熒火一號’探測器探訪火星的全過程,而提供這一真實虛擬空間的深空探測三維可視化平台與‘嫦娥二號’繞月三維可視化平台的功能是一樣的。”提起去年“螢火一號”並未如期發射,趙正旭有些遺憾。

今年5月份,趙正旭又開始了“嫦娥二號”繞月可視化係統平台的建立和調試。“整個可視化平台的構建初步分為三個階段,一期是針對‘嫦娥二號’探月工程任務的可視化,二期是用於後期的交會對接任務,三期將服務於今後的深層空間探測工程。最終實現二代可視化係統,[滿足 的拚音:mǎn zú]火星探測、嫦娥探月及交會對接任務的模擬仿真、控製計算、數據處理、信息可視化等要求,[建設 的拚音:jiàn shè]適應我國航天飛控中心各類航天任務可視化係統平台的統一架構。”

按照預定計劃,“嫦娥二號”將於10月24日由100公裏降到近月15公裏,拍攝後續任務著陸的月球虹灣備選著陸區圖像。屆時,三維可視化平台小組一行四人將返回北京航天飛行控製中心,繼續完成後續的近月點15公裏降軌及升軌等任務。

 

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