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【身边榜样】姚铮:不忘初心,坚定笃行

发布日期:2019-11-06 20:26:29 来源:山西农业资讯网
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不忘初心 坚定笃行

——记清华大学“身边榜样”、电子系副教授姚铮


【身边榜样】姚铮:不忘初心,坚定笃行

姚铮近照

哈尔滨治疗癫痫哪家医院效果好ustify: inter-ideograph">姚铮,清华大学电子工程系副教授,博士生导师。本科就读于清华大学电子工程系,2010年获得清华大学电子工程系博士学位。目前主要研究方向是新一代卫星导航系统的信号设计与接收技术、区域无线电导航系统等。他参与了我国自主建设的“北斗三号”卫星导航系统信号体制设计工作,多项科研成果已实际应用在北斗卫星导航系统中。目前已发表学术论文70余篇,出版学术专著2部,其中一部入选“十二五”国家重点图书出版规划项目,作为第一发明人拥有国际发明专利授权26项,中国发明专利授权15项,获得美国导航学会“早期成就奖&rdq武汉治疗癫痫较好的医院uo;(2017)、清华大学“学术新人奖”(2018)、军队科技进步二等奖(2014)等荣誉。

2018年2月,清华大学电子系副教授姚铮被美国导航学会授予2017年“早期成就奖”,以表彰他在卫星导航信号设计和多路复用方面取得的开创性贡献,以及对中国北斗卫星导航系统信号设计的重要推动作用。

美国导航学会是世界导航领域规模最大、影响最广的非赢利性学术组织。早期成就奖于1997年设立,是美国导航学会针对35岁以下青年学者在国际导航领域设立的最高奖,至今共有22位获奖者,他们中的大多数人都已经成长为国际知名学者。姚铮是获得该奖的首位中国学者,也是获此殊荣的首位亚洲学者。

“在迷茫时,坚信你的珍贵,爱你所爱,行你所行,听从你心,无问西东”,电影《无问西东》里的这句话展现了一代代清华人传承的那种笃定与坚持。而这种坚定的精神在姚铮身上得到了充分的体现。从事卫星导航信号处理的基础理论与关键技术研究多年,姚铮一直在保持着不忘初心的精神,在这一领域坚定笃行着。

勇于攀登,立志报效祖国

2001年,姚铮进入清华大学电子工程系电子信息工程专业学习,2010年获清华大学信息与通信工程专业博士学位,在清华大学近十年的学习生涯,奠定了他在信息与通信工程领域扎实的理论基础。

姚铮的科研生涯开始于2005年。那一年,他凭借优异的成绩,获得了继续在清华电子工程系免试直接攻读博士的资格。怀着报效祖国的理想,他加入了卫星导航实验室,师从冯振明教授。从研究生阶段他就开始积极参与到中国自主建设的北斗卫星导航系统的关键技术研发工作中,并由此确立了自己此后十多年的研究方向。

当时正是我国自主建设的卫星导航系统——“北斗二号”规划设计的时期,系统建设刚刚起步,基础相对薄弱,无论是卫星导航的学术研究,还是北斗接收机的工程研制,都有很多问题亟待解决。凭借着强烈的责任感与勇于攀登、敢于超越的进取意识,在实验室老师们的信任、支持与鼓励下,姚铮在攻读博士学位期间,参与了多项北斗重大专项关键技术攻关课题,也解决了北斗系统中的多项关键问题,积累了大量的学术研究和工程开发经验,并获得了“清华大学优秀博士毕业生”称号,博士论文被评为清华大学优秀博士学位论文。

2009年,在姚铮临近完成博士论文之际,他得知“北斗三号”卫星导航系统的建设即将启动,而自己的研究方向正是北斗系统建设最需要的关键核心之一,而且里面还有大量技术问题亟待攻关解决,就毅然放弃了各种外部诱惑,选择在清华大学电子工程系任教,成为一名助理教授,投身国防科研领域,继续深入参与到北斗卫星导航系统重大项目的建设中,并培养学生,为我国的国防航天事业继续输送人才。

迎难而上,服务国家重大需求

2010年,国家启动了北斗三号卫星导航系统的信号设计任务,姚铮有幸加入到北斗三号的信号设计团队之中。信号设计是北斗三号系统的三大核心技术之一。但由于我国的卫星导航系统建设晚于美国和欧洲,不仅可用的频谱资源极其有限,而且信号设计的关键技术也遭受专利封锁,设计约束更加严苛。如何极端不利的条件下设计出自主可控而且性能更加先进的信号体制,成为摆在姚铮及其合作者面前的一个重大难题。

面对技术挑战和国家建设急需,姚铮选择迎难而上。他认为,科研方向的选择,既要站到国际最前沿,又必须能够服务国家重大需求。自力更生自主创新的信念成为姚铮不断开拓的动力。他原创性地提出了多载波恒包络复合导航信号的概念,并在此基础上提出了两种自主创新的卫星导航信号结构,解决了导航信号设计在测距性能提升与功率带宽受限之间的矛盾,而且有效规避了欧美在卫星导航信号体制上的专利封锁,为北斗系统核心技术的自主可控贡献了力量。上述信号已被北斗三号卫星导航系统采用,正式部署在北斗三号组网卫星上向全球播发,并以接口控制文件形式在国务院新闻办举行的新闻发布会上向全世界公开发布。相关的专利也被列为北斗卫星导航系统核心专利。

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交流研究成果

随着导航应用领域的不断扩展、服务需求的不断细化,新一代北斗三号系统的信号数量多,信号结构复杂,而且为了兼顾与北斗二号系统之间的平稳过渡,星上多信号分量的复用难度大,国际上并无先例。信号设计还必须同时兼顾可用频带资源的限制、卫星载荷的复杂度和功耗的限制、测距精度和抗干扰能力的要求、接收复杂度的限制、系统之间射频兼容和互操作的要求,以及后向兼容等需求。需要同时满足这么多设计约束,姚铮把这称作就像“带着镣铐跳舞”,无论是设计难度还是实现难度都很大,其中一些设计需求甚至当时的已有技术都难以实现的。

在卫星导航信号恒包络复用理论研究方面,姚铮将恒包络复用的适用性从单频双极性拓展到多频多极性情况,并建立了统一的恒包络复用设计理论体系。2016年,姚铮基于自主提出的多频多分量恒包络复用设计技术,又为北斗三号组网卫星设计了星上多信号分量复用方案,解决了双频多分量复用、单边带调制复用、复波形信号的复用等难题。经星地对接测试,该方案性能优异,目前已实施在北斗三号组网卫星上。

顶天立地,不断探索开拓

在每一个研究方向上,姚铮都始终坚持着做“顶天立地”的科研的态度:辛苦得来的研究成果不应束之高阁。技术要走到国际最前沿,同时成果要满足国家的需求。“技术要顶天,应用要落地。”这是姚铮始终坚守的科研路径,他也是这么做的。

2016年,姚铮提出的地基导航系统信号体制解决了北斗地基导航系统的远近效应问题,并突破了跳时直接扩频信号高精度相位锁定、收发一体导航基站的快速组网及时间同步等多项核心关键技术。基于该信号体制,他带领团队研制开发了北斗地基导航系统基站原理样机,并开展了有线测试和小规模外场测试,测距精度和组网精度指标均达到国际领先水平。

在国家高技术研究发展计划(863计划)的支持下,2013年姚铮带领团队研制成功国际上第一个可同时实时接收处理包括美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略系统、中国北斗系统、日本准天顶导航系统在内的五大系统全部16种民用信号并联合定位的软件接收机。并利用该接收机,于2013年5月5日凌晨在中国境内首次接收到在轨的4颗Galileo卫星信号并实现三维定位,不仅验证了Galileo信号的实际服务精度,还为北斗全球信号设计提供重要参考。成果获得欧洲空间局(ESA)颁布的证书。

【身边榜样】姚铮:不忘初心,坚定笃行

姚铮被美国导航学会授予2017年“早期成就奖”

2016年,姚铮将他多年来在卫星导航信号处理方向上的研究成果与思考心得整理成一本学术专著——《新一代卫星导航系统信号设计原理与实现技术》,由电子工业出版社出版。这是国际上第一本深入系统论述新一代卫星导航系统信号设计理论与技术的学术专著,全面阐述了卫星导航系统信号设计中的基本概念、基础理论以及各项关键技术,并从导航信号的基本要素出发,把信号设计的传统技术与新发展的先进技术纳入到一个通用框架下。姚铮希望能通过这本书直接将读者送到卫星导航信号处理相关领域的最前沿去,而且能够更深层地理解导航信号技术背后的科学问题,从而产生更多创新的思路,贡献到未来北斗系统的研究和建设中去。这本书由北斗系统前总设计师、“两弹一星”元勋孙家栋院士,和北斗系统前副总设计师谭述森院士分别作序,入选了“十二五”国家重点图书出版规划项目和“北斗系统与应用出版工程”。

“在他人看来,从事科研工作难免会感觉枯燥,尤其是从事国防科研工作,需要‘干惊天动地事,做隐姓埋名人’的奉献精神,能够向外界公布能够被看到的工作成绩,只能是工作总量的冰山一角。”姚铮说,“但是作为一名科研人员,对自己的研究领域理解越深,就越能体会到其中工作的乐趣。特别是在参与到国家重大科研项目中的时候,身上就有一种责任感。可能这项工作看起来很难,但通过不断地探索与开拓,将这些难题解决后,心中的成就感是难以言喻的。”

清华新闻网1月11日电

供稿:电子系 编辑:赵姝婧 李华山 审核:周襄楠

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