“理”很硬

徐梦姗 郭宇忻

高亭宇在使用人体高速弹射装置训练

冬季项目智能训练管理系统中，大跳台起跳阶段人体运动学及动力学分析画面

室内多自由度模拟滑雪训练系统装置

运动员在使用室内多自由度模拟滑雪训练系统进行训练

北京理工大学牵头承担国家重点研发计划“科技冬奥”专项项目3项、课题13项，以硬核科技服务北京冬奥会、冬残奥会。

赛事训练支持技术

人体高速弹射装置

弯道滑行技术是在速度滑冰比拼中制胜的关键环节之一，而对其进行专项技术训练，需要运动员自己加速至60公里每小时以上的高速，存在体力消耗大、多次训练入弯速度一致性差的难题，这使得助力运动员加速、提高弯道技术训练效率成为迫切需求。

针对这一问题，北理工宇航学院郝继光教授团队牵头研制了“人体高速弹射装置”，主要用于辅助速度滑冰运动员开展弯道滑行技术训练，可实现对运动员加速过程的精准控制，填补了该技术领域的国内空白。

2022年2月12日，高亭宇斩获北京冬奥会男子速滑500米金牌，并打破奥运会纪录，以34秒32，一战惊世。拉住牵引绳、弹射加速、松开绳子、调整姿态入弯——利用“人体高速弹射装置”开展弯道训练，早已成为包括高亭宇在内的国家速度滑冰队队员的日常训练科目之一，该装置帮助他们突破了训练难题，实现了精准训练。

冬季项目智能训练管理系统

宇航学院霍波教授带领运动生物力学团队开发的该系统，包含运动员姿态测量及识别系统、空气动力学实验测量及数值模拟系统、生理参数柔性传感器实时监测系统和综合考虑姿态、外力、生理功能的运动生物力学分析系统，可以实时科学分析，帮助教练和运动员更加精准地找到不足，通过有针对性的训练提高成绩。

比如，在高山滑雪项目中，可以通过分析该系统记录的运动员在滑行过程中的一些运动学参数（包括速度、加速度、绕旗门时的离心加速度等），帮助运动员进行更有针对性的训练，从而使其在过旗门时尽量不减速，以此缩短用时。

在跳台滑雪项目中，该系统可以监测运动员起跳时的速度、加速度、起跳角度、蹬地用力等，从而帮助运动员调整飞行姿态和落地距离。

室內多自由度模拟滑雪训练系统

该系统由北理工自动化学院刘向东教授团队研制，该系统可以为高山滑雪、越野滑雪等项目的运动员提供室内模拟滑雪训练设备，以提升其回转、滑行等专项技术动作的训练效率，并在非雪季为运动员提供模拟训练。相关设备已用于国家高山滑雪队运动员的日常训练。

冬季项目场景三维感知及重建技术

该项目由北理工光电学院赵长明教授团队负责，通过研发出适合低温环境运行的无人机载激光雷达扫描系统，实现了高精度重建雪场和训练数据实时传输，为国家队在高山滑雪、自由式滑雪等项目的冬奥备战提供了技术支持，苏翊鸣在训练中也曾使用这一技术。团队还对国家队运动员采集训练数据进行分析，研发了“运动员运动信息多源实时采集与显示系统”，帮助教练员纠正训练动作、提高训练效率。

“智能化创编排演一体化”系统中展示的《立春》节目效果

零碳建筑展示平台

基于人工智能技术对遥感图像分辨率的增强

开幕式支持技术

虚拟仿真技术

计算机学院数字表演与仿真技术团队采用北理工原创的“智能化创编排演一体化”系统打造了全仿真的“虚拟鸟巢”，为开幕式的策划、设计和排练提供了有力的科技支撑;与央视合作研发的渲染集群管理软件，将16K地屏的渲染速度提高了30倍以上;通过冬奥会开幕式仿真系统，对34个不同转播机位的拍摄效果进行仿真。

团队通过三维仿真技术，模拟出冬奥会开幕式全流程，对演员、观众、灯光、音乐、烟花、奥运火炬，甚至转播机位等全要素进行全方位“排兵布阵”，帮助导演等直观了解节目整体效果。3797C9C7-97CA-413E-B33A-230C11A465B6

透过仿真系统大屏幕，不仅能够从多个视角观看表演效果，还可窥见演出设计里的“毛细血管”——精确到秒级的时长把控、细致到厘米级的点位排布，确保“在对的时间，出现对的元素”。

通过智能化创编排演一体化服务平台这一“大算盘”，开幕式各个团队的创意细节甚至想象被整合在一起，变成系统里的一个个实际效果，从而找到理想状态下开幕式各环节“最优解”。

绿色冬奥支持技术

零碳小屋

北理工魏一鸣教授团队牵头，联合国家速滑馆、清华大学等8家单位，研发了低碳冬奥监测与碳中和调控关键技术，提出冬奥會碳中和实现路径与方案，并对北京冬奥会各项低碳技术的减排量以及赛事总体碳排放量进行精准测算，打造了“零碳小屋”。

零碳小屋在冬奥期间作为“冰丝带”服务和应急咨询的站点使用。它利用屋顶的风机和太阳能光伏板供应清洁能源，满足室内空调、办公设备、外墙大屏等用电需求，并装有热回收系统、电能储存系统，实现能源自给自足与智能调控，达到零碳排放。建筑本身也使用了环保可回收的钢材料，小屋可以拆装移动循环利用。

冬奥新能源汽车

北理工孙逢春院士团队牵头研制面向冬奥的新能源客车电池、电机新技术，装备此电池、电机的212辆新能源客车在各赛区为北京冬奥会、冬残奥会提供了服务。

低温自加热电池系统：此系统可以在-35℃的环境下，基于自加热的方式在短时间内使车载动力电池温度上升到0℃以上，从而激活动力电池的正常应用。

双电机无动力中断一体化自动变速电驱动系统：此系统既可保证电动车持续爬坡而“不知疲倦”，也可以规避电动车在换挡过程中出现动力损失等情况。智能网联整车控制器，可将车辆运行状态信息上传到云平台，实现对车辆运行的安全监控。

低温补气增焓空调：北理工团队开展了低温补气增焓技术的应用研究，与传统的车内空调制热相比，具有宽温区、高能效、安全性好等特点，解决温度受限及能效低的难题，可以满足冬奥电动汽车低温环境制热的要求。

冬奥新能源汽车安全防控平台：此平台可实现冬奥新能源车辆“人—车—路”信息融合与协同管控，为冬奥期间车辆安全监管与疫情防控协同增效提供有力支撑。

冬奥天气预报支持技术

北京理工大学集成电路与电子学院吕昕教授、胡伟东教授团队，利用微波太赫兹遥感技术提高卫星探测的空间分辨率，从而精确获取雪深、雪水当量等重要的积雪参数。

相比于传统光学遥感，微波太赫兹遥感不仅可以提供全天时、全天候探测，而且穿透力强，可对云层遮挡下的环境进行探测。其独特的频谱特性还能有针对性地得到温度、湿度、海风、水汽、雪深和污染指数等信息，从而为冬奥赛场的天气预报提供数据支持。

北理工的太赫兹技术还被应用到冬奥赛事的安检服务中。团队和相关公司合作推出的太赫兹人体安检仪，被应用于国家速滑馆“冰丝带”。该产品帧率大于10帧/秒，具有“非接触、无辐射、快速成像”的特点。

责任编辑：丁莉莎3797C9C7-97CA-413E-B33A-230C11A465B6