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研究所介绍


复杂网络与可视化研究所创建于2008年,属于河北省机构编制委员会备案审批的正处级科研机构。具有国家武器装备科研生产二级保密资质,在军用信息处理软件的设计、开发和服务领域获得国家武器装备国军标质量管理体系认证证书。与邢台市政府签订政产学研用科技实体发展战略合作协议,成立北斗卫星导航科技邢台有限公司石家庄铁道大学可视化技术研究院;与河北雄安天系卫星导航科技有限公司合作,在雄安开展产学研用项目:与航天科技集团公司钱学森空间技术实验室合作,创建国家级联合实验室;与国家天文台 FAST(500米口径球面射电天文望远镜——“中国天眼”)大型科研设施基地合作,开展“天眼” 三维可视化模型、可视化系统研发及天文和航天科普基地建设;参加国家载人航天(921)工程和深空探测工程中天宫一号与神舟八号、九号、十号交会对接,天宫二号与神舟十一号交会对接,嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号探月工程等30多次航天任务;荣获2011年度“感动省城”十大人物(群体),2018年市级青年五四奖章(集体)。

一、教学和科研条件

研究所为信息类本科生开设计算机软硬件、网络与安全、信号与信息处理、数字媒体与虚拟现实等80余门课程的配套实验,为本科教育、毕业设计、技术培训、创新创业项目以及研究生创新项目提供实验平台。为“计算机科学与技术”国家级特色专业,“计算机应用技术”河北省重点学科,“计算机科学与技术”、“网络空间安全” 一级学科硕士点及“计算机技术”工程硕士点提供支撑平台。招收培养“交通运输信息工程”、“信息管理与信息系统”博士研究生,分别与山东大学、东南大学、西交利物浦大学联合培养博士研究生,与青岛理工大学联合培养硕士研究生;与河北中科恒运软件科技股份有限公司共建研究生实践基地。

目前,研究所已投入建设经费5000多万元,建成了数字技术实验室、虚拟工程实验室、软件工程实验室、虚拟化桌面云暨高性能计算中心;与北京航天飞行控制中心合建“航天飞行控制可视化实验室”。拥有立体显示系统、3D-Suit动作捕捉系统、FreeForm 触觉式设计系统、天文信息采集系统、射电望远镜观测系统、自主研发独立知识产权的立式激光多点触摸设备、卧式红外多点触摸设备以及自主研发的数字校园和手翻书系统等科研设备。

二、 成员情况

研究所成员6人,其中具有副高以上技术职称5人,获得博士学位4人,兼职教授2人。

赵正旭,教授,团队负责人,教育部第四批长江学者特聘教授,博士生导师,英国皇家学会工艺院院士(FRSA),英国 Derby 大学终身教授, 中国北京航天飞行控制指挥中心特聘专家。

郭阳,博士,硕士生导师,省青年五四奖章提名奖,中国计算机学会会员,中国人工智能学会智能传媒专业委员会委员;主持省部级、厅级科研项目5项,获得省部级科技进步二等奖1项,中国产学研合作创新成果二等奖1项;发表论文24篇, 完成著作2部;国家发明专利1项,软件著作权4项。作为石家庄铁道大学驻北大悲村精准脱贫工作组队员,结合自身专业优势,围绕着科技精准扶贫的目标开展一系列航天科普活动,受到多家新闻媒体的报道。

郭阳组织保定市顺平县北大悲村学周小学学生参观北京航天飞行控制中心

三、研究领域

1、可视化航天工程

研究所承担了近30次三维可视化飞行控制指挥任务,形成了一套完整的,具有独立知识产权的,集实时仿真控制、数据处理和信息可视化功能于一体的可视化航天项目实施系统平台及技术规范,一系列深空探测三维可视化系统为我国载人航天、深空探测、探月工程以及空间站建设提供了精确实时的三维可视化技术手段,达到国际领先水平,打破了国外技术封锁,填补了国内该领域的科研空白。

目前承担了嫦娥四号月球背面落月可视化飞行控制指挥任务与嫦娥五号月面自动采样返回可视化飞行控制指挥任务,多次收到北京航天飞行控制中心的感谢信和感谢函,被其授予“最佳合作单位”。

研究所受到近百次采访和报道,《石家庄铁道大学:航天可视化团队为“嫦娥四号”探测器成功发射保驾护航》、《“天宫一号”升空,彰显河北科技力量》、《“神十”上天揽月成功,有咱河北人的骄傲》等出现在中国科学报、中国教育报、河北青年报、光明日报、中国日报、河北日报、石家庄日报、燕赵都市报,河北卫视新闻联播,河北人民广播电台、石家庄广播电视台及中国新闻网、中国青年网、央视网、人民网、中国高校之窗、河北新闻网、石家庄新闻网等众多媒体上。团队受到时任国家副主席李源潮、河北省省委书记赵克志、河北省省长张庆伟、河北省纪委书记陈超英、河北省副省长许宁、河北省教育厅厅长刘教民及北京航天飞控中心主任朱民才的接见和关怀。

深空探测三维可视化系统对嫦娥二号近月制动过程的实时可视化

深空探测可视化系统在北京飞控中心呈现嫦娥二号飞越“图塔蒂斯”小行星进行飞越探测任务实况

中共中央政治局委员、国家副主席李源潮参观研究所

省长张庆伟鼓励赵正旭团队为国争光

党和国家领导人在北京飞控中心观看天宫一号和神舟八号交会对接任务实况

深空探测三维可视化系统对神舟八号
对接机构锁紧过程的实时可视化

深空探测三维可视化系统对神舟九号
飞船在轨姿态控制的实时可视化

神舟九号与天宫一号交会对接三维可视化现场实况

胡锦涛总书记与天宫一号航天员通话

习近平总书记与天宫一号三名航天员通话

习近平总书记在北京飞控中心观看嫦娥三号两器互拍

深空探测三维可视化系统对嫦娥三号
动力下降过程的实时可视化

嫦娥三号任务现场

北京飞控大厅屏幕显示嫦娥三号探测器落月瞬间

党委书记王岳森观摩神舟十号载人航天任务

神舟十号与天宫一号交会对接实况

神舟十号与天宫一号载人交会对接实况

天宫一号轨道恢复可视化

深空探测三维可视化系统对嫦娥四号探测器首次月背软着陆过程的实时可视化

火星探测可视化任务

2、小世界网络系统

依托国家自然科学基金项目“工程应用中的小世界效应研究”,对复杂网络的小世界效应进行了基础理论、关键技术、工程应用三个层次的深入研究,通过对复杂网络的组织、结构和演化以及数据模型的分析,解决复杂网络算法、信息组织与挖掘和预测、复杂网络的信息动力学等实际工程中的复杂网络技术问题。发表 EI 检索论文数篇,获得国家发明专利1项,出版著作1部。

专利:基于小世界特性的工程信息组织方法

专著《复杂网络分析与应用》

3、 深空探测遥操作系统净评估

面对深空探测遥操作系统控制回路中存在大时延、测量偏差、人的不确定性和机器智能的有限性等因素带来不可忽视的安全隐患、 稍有不慎可能造成航天器的损毁、导致任务失败等问题,研究所首次将国防净评估理论引入航天工程领域,以遥操作信息系统相关的国家军用软件标准为依据,创建了覆盖组织、环境、管理、编码和文档5个维度的遥操作系统可信度净评估模型,实现了深空探测遥操作系统质量的全面管理,对系统是否进入任务实施起了决策性作用。深空探测遥操作系统净评估技术的应用,为 2008 年以来近 30 次航天飞行控制指挥任务的执行提供了安全保障,实现了军用软件研制组织能力成熟度由2级(已管理级)至 4 级(已定量管理级)的提升,为我国后续深空探测任务信息系统的开发提供参考。

4、北斗导航信息组织和大数据开发与利用

北斗导航技术作为我国军民融合发展战略重要领域之一,将引领新一代信息技术产业的形成与发展,其中研究所的国产自主可控软件、新一代复杂网络、大数据等技术产业将在交通运输、国土资源、农林水利、测绘勘探、气象预报、森林防火、电力调度、救灾减灾、应急救援、矿山安全、平安校园、旅游出行、弱势群体关爱、司法矫正、消防人防、智慧城市等应用提供技术支持,发展前景广阔。

四、成果和奖励

研究所先后承担国家自然科学基金项目,国防“十三五”预研项目,河北省科技厅、人社厅、教育厅等项目 20 余项,科研经费 1700 多万元;获得省级科技进步一等奖 1 项、二等奖 4 项, 军队科技进步三等奖 1 项,中国产学研合作创新成果二等奖 1 项,省级教学成果二等奖 1 项;出版著作 5 部;获得国家发明专利 3 项,计算机软件著作权 14 项。

河北省科技进步一等奖

河北省科技进步二等奖

军队科技进步三等奖

国家发明专利

软件著作权

航天工程工作记录

学位论文

科研成果鉴定书

五、设想与规划

1、数字校园建设

为推进数字校园建设,力争 5-10 年实现信息化、数字化、智能化校园,通过虚拟校园平台连接英国办公自动化系统、电子学习档案系统、模块化课程管理系统等教学科研、办公全套系统,实施信息集中控制管理,实现随时随地、无时空限制的数字化办公手段和环境。

此外,数字校园能显示地上地下管网布局、室内室外虚拟场景,具有智能提示、信息推送等功能,对日常运维、节能减排、应急保障、管理决策等提供有效支持。

2、青少年天文和航天科普基地建设

自行组装校园天文观测站,对“天眼”虚拟仿真,全息立体展示天眼模型,利用虚拟头盔实现天眼模型内部构件的全方位展示, 利用三维打印机打印天体模型, 利用自主研发的手翻书制作科普知识,实现文字、音频、影像、模型的立体感知。

3、北斗导航可视化,助力雄安建设

在今年 3 月两会期间,中国新闻社特约稿《发展北斗应用,助力雄安建设》报道了河北雄安天系卫星导航科技有限公司,稿件直接送达两会代表团驻地,发至全国人大代表、全国政协委员审阅,并于 2019 年 3 月 10 日在《中国新闻报》(两会特刊)上出版,全球发行。

河北雄安天系卫星导航科技有限公司是经河北雄安新区管委会批准设立的一家集低轨道卫星研发、应用,北斗卫星导航定位产品、应用软件、系统集成的设计研发、推广、技术服务和运营服务于一体的综合性、多元化的国有控股企业, 是雄安唯一一所产学研用相结合的高新技术企业,石家庄铁道大学作为与之密切的合作单位,将在北斗卫星导航可视化研究领域发挥其应有的作用,助力雄安的发展和建设。

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