“理”很硬

徐夢姍 郭宇忻

高亭宇在使用人體高速彈射裝置訓(xùn)練

冬季項目智能訓(xùn)練管理系統(tǒng)中，大跳臺起跳階段人體運動學(xué)及動力學(xué)分析畫面

室內(nèi)多自由度模擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)裝置

運動員在使用室內(nèi)多自由度模擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)進行訓(xùn)練

北京理工大學(xué)牽頭承擔國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”專項項目3項、課題13項，以硬核科技服務(wù)北京冬奧會、冬殘奧會。

賽事訓(xùn)練支持技術(shù)

人體高速彈射裝置

彎道滑行技術(shù)是在速度滑冰比拼中制勝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，而對其進行專項技術(shù)訓(xùn)練，需要運動員自己加速至60公里每小時以上的高速，存在體力消耗大、多次訓(xùn)練入彎速度一致性差的難題，這使得助力運動員加速、提高彎道技術(shù)訓(xùn)練效率成為迫切需求。

針對這一問題，北理工宇航學(xué)院郝繼光教授團隊牽頭研制了“人體高速彈射裝置”，主要用于輔助速度滑冰運動員開展彎道滑行技術(shù)訓(xùn)練，可實現(xiàn)對運動員加速過程的精準控制，填補了該技術(shù)領(lǐng)域的國內(nèi)空白。

2022年2月12日，高亭宇斬獲北京冬奧會男子速滑500米金牌，并打破奧運會紀錄，以34秒32，一戰(zhàn)驚世。拉住牽引繩、彈射加速、松開繩子、調(diào)整姿態(tài)入彎——利用“人體高速彈射裝置”開展彎道訓(xùn)練，早已成為包括高亭宇在內(nèi)的國家速度滑冰隊隊員的日常訓(xùn)練科目之一，該裝置幫助他們突破了訓(xùn)練難題，實現(xiàn)了精準訓(xùn)練。

冬季項目智能訓(xùn)練管理系統(tǒng)

宇航學(xué)院霍波教授帶領(lǐng)運動生物力學(xué)團隊開發(fā)的該系統(tǒng)，包含運動員姿態(tài)測量及識別系統(tǒng)、空氣動力學(xué)實驗測量及數(shù)值模擬系統(tǒng)、生理參數(shù)柔性傳感器實時監(jiān)測系統(tǒng)和綜合考慮姿態(tài)、外力、生理功能的運動生物力學(xué)分析系統(tǒng)，可以實時科學(xué)分析，幫助教練和運動員更加精準地找到不足，通過有針對性的訓(xùn)練提高成績。

比如，在高山滑雪項目中，可以通過分析該系統(tǒng)記錄的運動員在滑行過程中的一些運動學(xué)參數(shù)（包括速度、加速度、繞旗門時的離心加速度等），幫助運動員進行更有針對性的訓(xùn)練，從而使其在過旗門時盡量不減速，以此縮短用時。

在跳臺滑雪項目中，該系統(tǒng)可以監(jiān)測運動員起跳時的速度、加速度、起跳角度、蹬地用力等，從而幫助運動員調(diào)整飛行姿態(tài)和落地距離。

室內(nèi)多自由度模擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)

該系統(tǒng)由北理工自動化學(xué)院劉向東教授團隊研制，該系統(tǒng)可以為高山滑雪、越野滑雪等項目的運動員提供室內(nèi)模擬滑雪訓(xùn)練設(shè)備，以提升其回轉(zhuǎn)、滑行等專項技術(shù)動作的訓(xùn)練效率，并在非雪季為運動員提供模擬訓(xùn)練。相關(guān)設(shè)備已用于國家高山滑雪隊運動員的日常訓(xùn)練。

冬季項目場景三維感知及重建技術(shù)

該項目由北理工光電學(xué)院趙長明教授團隊負責，通過研發(fā)出適合低溫環(huán)境運行的無人機載激光雷達掃描系統(tǒng)，實現(xiàn)了高精度重建雪場和訓(xùn)練數(shù)據(jù)實時傳輸，為國家隊在高山滑雪、自由式滑雪等項目的冬奧備戰(zhàn)提供了技術(shù)支持，蘇翊鳴在訓(xùn)練中也曾使用這一技術(shù)。團隊還對國家隊運動員采集訓(xùn)練數(shù)據(jù)進行分析，研發(fā)了“運動員運動信息多源實時采集與顯示系統(tǒng)”，幫助教練員糾正訓(xùn)練動作、提高訓(xùn)練效率。

“智能化創(chuàng)編排演一體化”系統(tǒng)中展示的《立春》節(jié)目效果

零碳建筑展示平臺

基于人工智能技術(shù)對遙感圖像分辨率的增強

開幕式支持技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)

計算機學(xué)院數(shù)字表演與仿真技術(shù)團隊采用北理工原創(chuàng)的“智能化創(chuàng)編排演一體化”系統(tǒng)打造了全仿真的“虛擬鳥巢”，為開幕式的策劃、設(shè)計和排練提供了有力的科技支撐;與央視合作研發(fā)的渲染集群管理軟件，將16K地屏的渲染速度提高了30倍以上;通過冬奧會開幕式仿真系統(tǒng)，對34個不同轉(zhuǎn)播機位的拍攝效果進行仿真。

團隊通過三維仿真技術(shù)，模擬出冬奧會開幕式全流程，對演員、觀眾、燈光、音樂、煙花、奧運火炬，甚至轉(zhuǎn)播機位等全要素進行全方位“排兵布陣”，幫助導(dǎo)演等直觀了解節(jié)目整體效果。3797C9C7-97CA-413E-B33A-230C11A465B6

透過仿真系統(tǒng)大屏幕，不僅能夠從多個視角觀看表演效果，還可窺見演出設(shè)計里的“毛細血管”——精確到秒級的時長把控、細致到厘米級的點位排布，確保“在對的時間，出現(xiàn)對的元素”。

通過智能化創(chuàng)編排演一體化服務(wù)平臺這一“大算盤”，開幕式各個團隊的創(chuàng)意細節(jié)甚至想象被整合在一起，變成系統(tǒng)里的一個個實際效果，從而找到理想狀態(tài)下開幕式各環(huán)節(jié)“最優(yōu)解”。

綠色冬奧支持技術(shù)

零碳小屋

北理工魏一鳴教授團隊牽頭，聯(lián)合國家速滑館、清華大學(xué)等8家單位，研發(fā)了低碳冬奧監(jiān)測與碳中和調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)，提出冬奧會碳中和實現(xiàn)路徑與方案，并對北京冬奧會各項低碳技術(shù)的減排量以及賽事總體碳排放量進行精準測算，打造了“零碳小屋”。

零碳小屋在冬奧期間作為“冰絲帶”服務(wù)和應(yīng)急咨詢的站點使用。它利用屋頂?shù)娘L機和太陽能光伏板供應(yīng)清潔能源，滿足室內(nèi)空調(diào)、辦公設(shè)備、外墻大屏等用電需求，并裝有熱回收系統(tǒng)、電能儲存系統(tǒng)，實現(xiàn)能源自給自足與智能調(diào)控，達到零碳排放。建筑本身也使用了環(huán)保可回收的鋼材料，小屋可以拆裝移動循環(huán)利用。

冬奧新能源汽車

北理工孫逢春院士團隊牽頭研制面向冬奧的新能源客車電池、電機新技術(shù)，裝備此電池、電機的212輛新能源客車在各賽區(qū)為北京冬奧會、冬殘奧會提供了服務(wù)。

低溫自加熱電池系統(tǒng)：此系統(tǒng)可以在-35℃的環(huán)境下，基于自加熱的方式在短時間內(nèi)使車載動力電池溫度上升到0℃以上，從而激活動力電池的正常應(yīng)用。

雙電機無動力中斷一體化自動變速電驅(qū)動系統(tǒng)：此系統(tǒng)既可保證電動車持續(xù)爬坡而“不知疲倦”，也可以規(guī)避電動車在換擋過程中出現(xiàn)動力損失等情況。智能網(wǎng)聯(lián)整車控制器，可將車輛運行狀態(tài)信息上傳到云平臺，實現(xiàn)對車輛運行的安全監(jiān)控。

低溫補氣增焓空調(diào)：北理工團隊開展了低溫補氣增焓技術(shù)的應(yīng)用研究，與傳統(tǒng)的車內(nèi)空調(diào)制熱相比，具有寬溫區(qū)、高能效、安全性好等特點，解決溫度受限及能效低的難題，可以滿足冬奧電動汽車低溫環(huán)境制熱的要求。

冬奧新能源汽車安全防控平臺：此平臺可實現(xiàn)冬奧新能源車輛“人—車—路”信息融合與協(xié)同管控，為冬奧期間車輛安全監(jiān)管與疫情防控協(xié)同增效提供有力支撐。

冬奧天氣預(yù)報支持技術(shù)

北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院呂昕教授、胡偉東教授團隊，利用微波太赫茲遙感技術(shù)提高衛(wèi)星探測的空間分辨率，從而精確獲取雪深、雪水當量等重要的積雪參數(shù)。

相比于傳統(tǒng)光學(xué)遙感，微波太赫茲遙感不僅可以提供全天時、全天候探測，而且穿透力強，可對云層遮擋下的環(huán)境進行探測。其獨特的頻譜特性還能有針對性地得到溫度、濕度、海風、水汽、雪深和污染指數(shù)等信息，從而為冬奧賽場的天氣預(yù)報提供數(shù)據(jù)支持。

北理工的太赫茲技術(shù)還被應(yīng)用到冬奧賽事的安檢服務(wù)中。團隊和相關(guān)公司合作推出的太赫茲人體安檢儀，被應(yīng)用于國家速滑館“冰絲帶”。該產(chǎn)品幀率大于10幀/秒，具有“非接觸、無輻射、快速成像”的特點。

責任編輯：丁莉莎3797C9C7-97CA-413E-B33A-230C11A465B6