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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
新闻中心-中国网 news.china.com.cn  时间: 2010-10-12  责任编辑: 柴永强

10月6日,环月成功,三维可视化系统平台工作顺畅,赵正旭教授露出了开心的笑容。

9月30日,在北京航天飞行控制中心,四人攻关小组在紧张的工作间隙合影留念。

环月成功后,在北京航天飞行控制中心,赵正旭(左)和航天中心总工程师助理、软件室主任孙军合影。

继10月9日上午圆满完成第三次对月制动之后,当天下午,“嫦娥二号”三维可视化系统研发团队、石家庄铁道大学赵正旭等4位老师从北京载誉归来。

自9月28日前往北京航天飞行控制中心,在历时12天的紧张工作中,石家庄铁道大学信息科学与技术学院院长赵正旭教授及刘展威、佟宽章、王威老师四人团队圆满地完成了“嫦娥二号”三维可视化前期任务,向全球展现了“嫦娥二号”发射任务的实时精彩仿真,受到国家有关领导、同行专家的好评。

今年5月,作为 “嫦娥二号”绕月精彩之旅转播及监测平台,“嫦娥二号”探月工程可视化系统开发正式开始。在短短的五个月的时间里,赵正旭带领团队,突破了一个个难题,圆满地完成了项目的所有既定目标。

把枯燥的数据可视化,让绕月之旅直观呈现

10月1日,伴随着西昌卫星发射中心“点火”成功,半个小时后,北京航天飞行控制中心主屏幕上,“嫦娥二号”精彩的飞天绕月之旅通过可视化平台栩栩如生、美轮美奂地展示在全国、乃至世界的面前。随后的日子里,“嫦娥二号”三维可视化系统运行平稳。

“科学可视化作为一种特殊的计算方法,其奥妙就是把浩如烟海的数据转换成图形,描绘成数据‘风景’,为人们提供一种发现不可见信息的方法。”赵正旭教授这样通俗地解释“科学可视化”。

自今年5月始,赵正旭带领团队开始了“嫦娥二号”绕月探测任务三维可视化系统平台的研发工作。

“‘嫦娥二号’绕月探测任务三维可视化系统就是利用虚拟现实技术,把只有专业人士才能看懂的数据转化成普通人都能看明白的直观图像,一是便于监控人员随时操控指挥飞行器运行状态,二是让所有人一起分享“嫦娥二号”精彩的绕月之旅。”

“‘嫦娥二号’绕月探测任务三维可视化系统平台覆盖了火箭点火与发射、上升段、转移段、环月段的可视化控制,包括遥控指令、火箭动作、遥测跟踪、飞行器变轨修正、近月制动、飞行器姿态控制、接口驱动等关键工程环节的可视化控制任务。主要用于表现‘嫦娥二号’飞行情况,并对其进行实时监控。”通俗地说,就是用三维的环境把真实的宇宙深空“拉近”,让人们在身临其境中感受几十万公里外“嫦娥二号”绕月、探月整个过程。

“‘嫦娥二号’绕月三维可视化平台除了仿真功能外,一个最重要的功能就是实时监控,数据的传输需要时间,监测人员通过数据进行判断也需要时间,三维可视化平台通过直观的画面快速显示,监测人员一目了然中可以随时了解卫星飞行情况,通过这一平台调整卫星飞行轨道。不仅如此,通过三维可视化平台系统还可以进行前期仿真模拟实验,以此检验理论设计,优化操作,达到最佳状态。”

据了解,与“嫦娥一号”相比,“嫦娥二号”最大的特点就是飞向月球速度更快了。由于火箭燃尽后的最大速度直接决定远地点的高度,速度稍有误差就会将“嫦娥二号”直接打飞甚至撞上月球。三维可视化平台如同无处不在的“第三只眼”,为“嫦娥二号”顺利入轨,乃至绕月保驾护航。

负责“嫦娥二号”工程的有关负责人前期在与赵正旭进行短信交流时写道:“‘嫦娥二号’绕月探测任务三维可视化系统平台是当之无愧的国际领先水平,能在这么短的时间内达到实战应用,已经很不容易了。”

“原来最担心的是你们这一块,现在最放心的也是你们这一块。”北京航天飞行控制中心领导赞叹地说。“以前是航天可视化,现在是可视化航天。”北京航天飞行控制中心总工程师周建亮也不无赞赏地说。“嫦娥二号”三维可视化系统不仅达到了世界先进水平,而且使中国的航天可视化事业一举走在了世界前列。

四人小组苦战五个月,成就绕月可视化之旅

10月9日上午完成第三次对月制动后,科研小组成员踏上返回石家庄的路。因为匆忙,他们来不及摘下工作证,当车行至满城服务区休息时,服务区的工作人员惊喜地发现了大家的真实身份,兴奋地对他们说:“非常精彩,非常好看,太激动人心了。”赵正旭说,那一刻每一个成员的喜悦之情无以言表。“这句话对我们既是表扬也是激励。”

自接受“嫦娥二号”绕月探测任务三维可视化系统平台的研发工作以来,赵正旭和团队人员就开始了没日没夜的工作,工作到深夜一两点是经常的事儿。

由于科研工作紧张,赵正旭基本上是在学校的招待所或学生食堂解决吃饭问题,由于工作需要,他要经常往北京跑,那些科研攻关的日子,石家庄与北京之间的火车也就成为他睡觉休息的地方。身体一向强壮的他也常常由于连日劳累吃不下饭,“有几天是吃什么吐什么。”对家人、儿子,赵正旭心存愧疚。儿子在英国读书,假期只有爱人一人去国外看望。

赵正旭组成的科研团队中的每一位成员都全身心投入工作。可视化平台模型创建者王威,上午举行完新婚典礼,下午就走进了实验室。“‘嫦娥二号’绕月探测举世关注,全世界的人们都将通过可视化平台观看这一盛况,我们代表的是中国的航天可视化技术水平,一定要做好。”王威说。

“我们感到压力非常大,但是能够参与这份工作,我们又觉得非常自豪。”负责网络数据通信的佟宽章老师这样说,他的孩子今年才一岁多,不得不把孩子送到父母家。

“可能是太累了,或者说压力太大了,以前大家几乎很少生病,但是最近这段日子每个人身体状况都不太好。”每次去北京时,刘展威老师带的其中一个包都是用来装药的。

这个由四人组成的团队,除了赵正旭之外,其他三个人都是第一次参与国家航天科技攻关工作,压力是可想而知的。

中秋节是举家团圆的时刻,可是他们四个人却是在北京航天飞行控制中心度过的。“嫦娥二号”即将发射,所有前期准备工作都在紧锣密鼓中进行,三维可视化系统平台调试工作也不例外,他们中的每一个人都既紧张又兴奋。

“能够参与这项工作,本身就是一种锻炼和提高,更是经验的最好积累和提升。”“我希望有一天,当我年老的时候,我的孙子坐在我的腿上问‘爷爷,您一生做过什么?’我会自豪地说是参与了‘嫦娥二号’的发射工作。”“做这项工作,一没有经费,二不能列入国家课题作为职称评定项目,完全是奉献,可我们都心甘情愿,因为有的东西是没法用金钱衡量的。”……每一个人的语言都很朴实,朴实的语言中满含着责任与奉献。也正是因为这种奉献精神,成就了“嫦娥二号”绕月可视化之旅。

二十余年默默耕耘,航天科研成果累累

“虚拟现实是我的研究方向,当然更是我的爱好。”1988年,原本在国内学习机械专业的赵正旭,出国后在英国斯坦福大学攻读计算机科学博士学位,自此开始了虚拟现实技术研究与系统开发。

此后,即便是茶余饭后闲暇之余,赵正旭也总是“琢磨”虚拟现实软件系统的研发,精心“搭建”这一平台,亲自编制每一行代码。经过十余年的不懈努力,终于研发出十七万行代码的TDS虚拟现实软件系统。

“该系统是一个完整的、大型的、海量级的空间技术模拟计算与信息控制系统,不仅包括了美国航天局和欧洲空间指挥中心目前所使用的同类系统的所有功能,而且还具有扩展模块、用户工具、网络支持、脚本编程和实时控制等独特功能,其最大的特点就是功能全、通用性强,探月工程后续‘落月’、‘回月’阶段都可以用,今后国家深空探测也可以使用。”

自主研发,亲自编程,TDS虚拟现实软件系统倾注了赵正旭太多的智慧和心血,因为拥有完全的自主知识产权,有人想出钱购买,但是赵正旭回绝了。“我研发这一软件系统的初衷不是为了钱,我只是想为国家、为中国的航天事业做点工作。”

即使是在国外期间,赵正旭也先后参与了我国神三、神五、神六、神七发射的一些科技攻关工作,但是因研发工作多涉及国家机密,所以一直“默默无闻”。但是历史不会忘记,赵正旭先后荣获了世界MARQUIS科技荣誉奖、英国电力工程师协会最佳研究奖、英国剑桥国际技术荣誉奖等多项国际大奖。2008年,英国derby大学特聘赵正旭为科学博士,这也是derby大学有史以来第一位科学博士。

2008年,阔别祖国20年的赵正旭携夫人回国。回国后,很快就投入到我国航天测控可视化专业领域。

2009年4月开始研发我国首次火星探测三维可视化系统平台,仅用了6个月的时间,就完成了建立和调试。赵正旭研发的火星探测三维可视化平台不仅具有自主的知识产权,同时还达到了国际领先水平,填补了中国航天业可视化事业的空白。

“如果去年10月份火星探测计划不推迟,那么通过电视就可以看到一亿公里之外‘荧火一号’探测器探访火星的全过程,而提供这一真实虚拟空间的深空探测三维可视化平台与‘嫦娥二号’绕月三维可视化平台的功能是一样的。”提起去年“萤火一号”并未如期发射,赵正旭有些遗憾。

今年5月份,赵正旭又开始了“嫦娥二号”绕月可视化系统平台的建立和调试。“整个可视化平台的构建初步分为三个阶段,一期是针对‘嫦娥二号’探月工程任务的可视化,二期是用于后期的交会对接任务,三期将服务于今后的深层空间探测工程。最终实现二代可视化系统,满足火星探测、嫦娥探月及交会对接任务的模拟仿真、控制计算、数据处理、信息可视化等要求,建设适应我国航天飞控中心各类航天任务可视化系统平台的统一架构。”

按照预定计划,“嫦娥二号”将于10月24日由100公里降到近月15公里,拍摄后续任务着陆的月球虹湾备选着陆区图像。届时,三维可视化平台小组一行四人将返回北京航天飞行控制中心,继续完成后续的近月点15公里降轨及升轨等任务。本报记者 裴建素 通讯员苏喜娥

  新闻眼 |  2010.10.12
 
文章来源: 石家庄日报 发表评论>>
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