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“北斗惯导小车”设计者陈起金:珞珈山上“老山民”
发布时间:2020-11-10 15:26  作者:  来源:武汉大学报社  

记者:付晓歌 实习生:许心枚

近日,“北斗惯导小车”火了,它在京沈高铁建设项目中成功应用引发了广泛关注。这是我国北斗三号系统正式开通后,首次工程化应用于高铁轨道精测领域。与利用轨距尺进行测量或全站仪半自动测量等传统手段相比,“北斗惯导小车”在保证测量精度的同时,作业效率提升了20倍以上,大幅度降低了测量成本和外业复杂度。

随着“北斗惯导小车”的“出圈”,这项技术的主导设计者——武汉大学卫星导航定位技术研究中心特聘副研究员陈起金博士,与我们分享了成果背后的故事。


研究生期间获世界级奖项,有挑战才有意义

“北斗惯导小车”在京沈高铁的成功应用源于今年6月启动的第二代北斗重大专项“北斗铁路行业综合应用示范工程”的重点课题,由武汉大学与中铁第五勘察设计院集团有限公司合作完成,陈起金是课题负责人。

其实,惯导小车原创技术并不是一项新技术,早在2012年,陈起金在武汉大学攻读研究生期间就提出了这项技术,它最初是GPS惯导小车,这次随着我国北斗卫星导航系统正式开通,陈起金用北斗系统替代了GPS,实现了技术自主化进程。

追溯这项原创技术的起点,陈起金回忆:“当时用传统技术也能进行测量高铁轨道,但是速度非常慢,是行业内的一个痛点。所以牛小骥老师让我尝试能否利用GNSS(全球导航卫星系统)/INS(惯性导航系统)技术来实现快速精准测量。其实最初的这个设想是牛小骥老师的,我是在实现导师的这个设想的过程中,提出了原创性的方法,完成了核心技术攻关。”

2013年,陈起金关于该技术的首篇论文即获得了美国导航学会国际卫星导航年会优秀学生论文奖,并获全额资助到会宣读论文,当年全球仅6名学生获此殊荣。同年,“惯导小车”在兰新高铁成功应用,一时间“惯导小车”成了整个铁路领域内的技术发展方向,相关领域都在跟进技术研发,陈起金辛苦做出的成绩得到了行业的公开认可。

科研的道路从来就不是一帆风顺的,需要持之以恒的努力以及和重点、难点死磕的决心。陈起金最初开始接手这个项目时就遇到了挑战。按照传统的方法,想要做到一毫米的测量精度需要设备停下来才能实现,如何在设备运行的过程中也能把高铁轨道的测量精确到“毫米级”成了横梗在他眼前的最大障碍。

“有挑战性,才有意义。当时就一边做,一边和导师讨论,牛小骥老师很支持我去挑战难一点的课题,这给了我很大的动力。加上中心实行导师团队化指导,多层次、多学科、多背景交叉的导师团队,也给我提供了很多建议和帮助,给了我很多启发。经过一段时间的‘死磕’,终于攻克了这个难关,取得了关键性进展。” 陈起金如是说。


珞珈山求学十余载,别人口中的“老山民”

陈起金是江西赣州人,2007年他考入武汉大学测绘学院。当时测绘并不是他的第一志愿,他对该专业也并不了解,只是听别人说武汉大学这个专业很厉害,于是便填上了。机缘巧合之下,他进入到该领域,开始了大学本科四年的学习生活,竟也找到了学习该专业的乐趣。

在大四那年,陈起金遇到了现在的导师即武汉大学卫星导航定位技术研究中心牛小骥教授,并对导师的研究领域“惯性导航”产生了浓厚的兴趣,决定继续读研深造,立志在该领域做出成绩。

牛小骥(左)指导学生进行多源组合导航车载测试

得益于武汉大学卫星导航定位技术研究中心有科研新生力量提前培育的传统,研究生导师会积极从本科阶段挖掘新生科研力量,提前进入科研团队,帮助制定科研学习规划。2010年,陈起金保研武汉大学,跟着牛小骥来到中心开始科研工作,这里为陈起金科研目标的实现提供了强有力的平台支撑。

“武汉大学卫星导航定位技术研究中心始建于1998年1月,是国家卫星定位系统工程技术研究中心,国际全球卫星导航系统服务组织(IGS)世界三大数据与分析中心之一,也是国家科技部指定的导航与位置服务全国科技服务业行业试点单位,同时还是全球连续监测评估系统(IGMAS)分析中心和北斗数据与分析中心。”每每细数中心获得过的荣誉,陈起金都不无自豪,“我们的实力很强,在全国都是领先的。”

目前陈起金的研究领域并不是传统意义上的测绘,而是将惯性技术用在测绘上,是一个交叉领域,用外部的测量手段来解决测绘不太好解决的问题。正如他所说,刚开始自己并没有想到会本硕博一读十多年,是因为在中心进行科研的这段时间,和大家相处得十分融洽,对自己的专业领域的兴趣也愈发浓厚,在导师和中心领导的鼓励下,想要专研得深一些再深一些,自然而然读到了博士、博士后,于是便成为了武汉大学珞珈山上名副其实的“老山民”。


从读书到育人,师道传承行胜于言

2016年陈起金武汉大学博士毕业,之后继续留在中心学习深造,目前他是中心的特聘副研究员。在不需要外出的大部分时间里陈起金都呆在中心,对他来说,这里就像家一样,他熟悉这里的一切,“我们的中心的人都很纯粹,大家相处氛围很好,就像一个大家庭。”陈起金多次强调。

陈起金和两位导师刘经南院士、牛小骥教授感情十分深厚,提起导师他的尊敬之情溢于言表。让他印象最深的是两位导师对待学生的态度,尽管老师们在学术上都获得了极高的成就,但他们和学生相处时仍十分友善,“只要刘院士在中心,学生们都会争先恐后地来找他。”他笑道:“我们中心的老师都很宽容,他们在鼓励学生挑战难一点的课题的同时,也允许学生去试错。在我们迷茫的时候,会竭尽全力用自己渊博的专业知识来指点我们,给我们启发,这一点很重要。”

牛小骥说:“起金这个孩子数学功底扎实,很能吃苦,也善于主动思考问题。”在导师眼中,陈起金不仅仅是名优秀的研究生,还是“准老师”,主动帮着老师分担任务。

师道传承,作为中心的特聘副研究员,陈起金现在也会帮自己的导师带学生。在楼道尽头的小茶几上,几位年轻的学生正在讨论着什么问题,看到陈起金走来,他们很亲切地和他打着招呼。看到这些朝气蓬勃、充满好奇和求知欲的“小朋友”,就像看到当初的自己。和学生们相处,一起探讨学术,陈起金希望他也能像自己的导师那样,用一颗更加包容的心去鼓励学生,去挑战,去专研,哪怕错了也没有什么关系,重新再来就好了。

都说搞科研的人要坐得住冷板凳,社会上的诱惑很多,面对诱惑怎样才能保持本心?中心主任姜卫平曾经讲过这样一句话,“当你选择一个领域开始努力的时候,就需要坚持不懈的勤奋精神。如果你喜欢这个,你会发现自己其实会不由自主地沉浸其中。”

陈起金坦言,姜主任的话对自己启发很大,在求学、科研之路上,一直牢牢铭记着。“人生可选择的路很多,你总会好奇其他路上的风景,也会有遗憾。但是一旦找到了人生的方向,选择了其中的一条路就要坚定地走下去。而我选择了科研这条路,也有幸遇到了很好的人,回头看这一路风景很美好。”

(供图:卫星导航定位技术研究中心 编辑:陈丽霞)




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