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一、成果目的：通过研制某型外贸坦克训练模拟器，为有训练需求的用户提供性价比更高、训练成果显著、训练成本明显降低的模拟训练设备，降低训练成本和风险，提高训练效率。 二、成果介绍：某型外贸坦克训练模拟器采用先进的图像引擎，通过对车辆的动力模型分析，以及对武器系统执行机构进行动态仿真，模拟坦克在各种道路条件下的行驶状态和车辆姿态，为乘员提供逼真的训练环境和操作对象，并具备射击、侦查、通讯等功能的训练教学与评价。 三、创新点：1.发明了一种基于特种车辆虚拟场景的运动仿真的模拟训练系统，通过图像引擎和仿真工具，对坦克动力系统和武器系统进行模拟仿真，为乘员创造与实车相似的训练环境和操作对象；2.发明了一种基于实装坦克的控制炮塔锁止的模拟装置，具备与实装装备相同的外形和操作方法，且能够嵌入至模拟训练器的系统内，为总系统提供满足功能要求的信号，提高训练模拟器的仿真度；3.发明了一种基于实装坦克的模拟换档仿真装置，可以实现多个档位变化，能够嵌入至模拟训练器的系统内，为总系统提供满足功能要求的信号；4.发明了一种基于特种车辆转向操纵的模拟仿真装置，通过操作机械结构使模拟训练器内部采集系统通过电信号判别转向操纵装置的状态，控制模拟器内车辆的行进方向。 四、推广情况：公司依托该型号训练模拟器的产品技术和性能优势，相继开发出综合型、便携式、简易式等多款训练模拟器。同时开发出分队协同训练技术，支持以班、排、连为基础单位的分队协同训练，共获得17项技术专利授权。 五、效益： 经济效益：该型模拟器已为公司创造总价值一千八百多万元的订单，在东南亚和中亚某地区均有订购用户。 社会效益：贯彻落实“降本增效”的国家政策，训练模拟器每小时用电成本不足10元，减轻了国家和军队的经济和资源负担。同时提高了部队战斗力的生成速度，提升了装备训练的效率；在“风险防控”和保护人员，避免安全事故方面，训练模拟器依靠声音图像进行模拟训练，规避了发生训练事故的风险；在环保方面，训练模拟器不会产生废气废料，仅需消耗电力就可运行设备，对保护环境起到积极作用；训练模拟器仅需50平米房室即可完成布置，对比几十平方公里的实车训练场，节约了土地资源，降低了维护成本；训练模拟器的产品技术，可同步移植到其他车辆的模拟训练。也可应用到其他方面，如工程机械模拟、国防教育培训等领域；推动了中国军贸装备的竞争力，对开拓外贸市场具有重要作用和意义。

1.研究目的及意义：中国井工煤巷主要采用锚杆、锚索支护，很多煤矿锚杆支护率达到90%以上，部分煤矿甚至达到100%。绝大部分煤巷采用树脂锚固锚杆，支护工序包括铺网、上钢带或钢筋托梁、钻孔、卸钻杆、安装锚固剂、安装锚杆、搅拌锚固剂及预紧杆尾螺母等。虽然部分煤巷锚杆支护施工装备已实现钻孔、搅拌锚固剂及预紧杆尾螺母工序的自动运行，但其余工序还需人工参与。随着巷道掘进速度的提高，锚杆支护施工的痛点愈发突出：(1)操作环境恶劣，人员受到冒顶、片帮、可呼吸性粉尘等威胁；(2)需多人协同作用，占用人员多；(3)锚护耗时长，单排锚杆施工平均耗时在40～50分钟之间，占掘进循环周期的2/3；(4)劳动强度大，人员易疲劳，由此带来人员注意力和支护效率的下降；(5)职业危害源多。因此，为了加快锚护速度，提高安全性，降低工人工作强度，该项目创新提出了智能两臂锚杆钻车的概念，以解决困扰掘进工作面锚杆支护自动化的卡脖子难题。 2.主要技术创新点：(1)首次开发了掘进工作面钢筋网、钢带自动铺设技术，实现了受限空间内网片自动定轨迹铺设；(2)研发了重载高精度多自由度姿态工作臂，设计了自动定位控制算法，实现了大断面高空间巷道锚杆精准成排定位；(3)首次提出了锚杆智能安装技术，实现了钻孔、送锚固剂、上锚杆和紧固锚杆全自动控制流程；(4)基于5G通信技术实现了锚杆支护远程可视化操控，为掘进工作面少人化、无人化提供了技术支撑。 3.成果产生的价值：项目获授权发明专利20件，发表科技论文14篇，其中核心期刊收录7篇。项目研究成果已在大柳塔、保德、青龙寺、山东能源、中煤集团等5个矿井10个大型综采工作面推广应用，累计新增销售额3269.22万元，创造新增利润312.99元，新增税收353.62万元。项目研究成果可应用于井工煤矿掘进工作面，可以为顺槽无人掘进工作面提供关键技术支撑，为下一步开展全断面快速掘进智能化成套装备的工况特性、系统集成、协同控制等方面的应用研究提供宝贵经验；为构建一整套自动化、数字化、信息化和智能化的巷道快速掘进系统提供关键的智能技术保障。

1.课题来源与背景：白内障仍然是中国最主要的致盲性眼病，约占50%。中国现有白内障致盲患者五百多万人，每年新增约四十万人，防治白内障盲的任务依然非常艰巨。白内障是一种可避免盲，白内障超声乳化手术是治疗白内障的主流方法。白内障超声乳化摘除联合人工晶体植入术是通过小的切口，应用超声乳化仪，将晶体状核粉碎呈乳糜状，用注吸系统将之吸出，同时再植入人工晶体的方法。白内障超声乳化联合人工晶体植入术具有数量多、节奏快、专业性强、无菌要求严，手术时间短，安全隐患多等特点。每台手术平均仅需10min，需要年轻助手医生熟悉手术流程，紧跟手术进程，才能较好地完成手术。由于医患关系复杂，加上白内障手术采用表面麻醉，患者全程处于清醒状态，对外部刺激较敏感，害怕、焦虑、紧张、失去控制是手术患者常见的情绪障碍。因此不便手术过程中操作教学。 2.研究的目的和意义：研究更高效的训练方法，缩短白内障超声乳化手术培训时间，为开展手术提供良好的学习环境，顺利完成白内障超声乳化手术培训任务，具有实际的临床意义和经济效益。 3.主要的论点和论据：培养一名合格的白内障手术医生，需要年轻医生具备扎实的理论知识，对眼球解剖结构熟悉的掌握，对白内障手术流程有充分的了解。并且需要有经验丰富的眼科手术医生进行言传身教。传统的手术显微镜，一直是眼科实践教学培训过程中不可或缺的基本工具，但是传统的手术显微镜也存在自己的缺点，如主刀有时不方便对年轻医师进行手术情况的讲解，从而实践教学培养也有相当大的缺陷。同时一名合格的白内障手术医生不仅要能熟练地掌握白内障手术的正确操作，同时也需要应对术中可能出现的各种突发情况，因此VR/AR技术的开展能够在程序中设定各种白内障手术中可能出现的突然情况，提高眼科医生对突发情况的辨识能力和处理能力。因此，积极探索新的VR/AR技术，以便于白内障手术专科临床教学，是眼科教学改革的重要研究课题。随着白内障手术的发展，白内障从最初的复明手术到现在的屈光手术，手术的要求也越来越高了。同时面临着现有的医疗环境，复杂的医患关系，所以对年轻眼科医师的培养要求也越来越高了。在近年来，该科曾尝试采用多种方法进行白内障超声乳化手术的培训指导，虽取得一系列的成果，但还不够理想。从术前充分准备、人工晶体的选择，测量、掌握仪器设备的操作程序，术中精细的显微操作到手术患者的安全管理措施等均需做到有条不紊，使手术能够在平静而有序的状态下进行。 4.创见与创新：该项目研发基于医学虚拟现实技术的白内障超声乳化手术专科培训系统及关键技术。虚拟仿真培训系统不受时间、空间限制，培训者可随意选择练习时间，并且可反复练习，直至获得满意。通过虚拟实境的模拟练习，提高培训医生的临床思维能力及自主学习能力，缩短培训周期，弥补传统培训模式的不足，实现专科医生的标准化培养。 5.社会经济效益：基于医学虚拟现实技术的白内障超声乳化手术专科培训系统项目达到了研究的预期效果，通过该项目能快速培训出符合要求的眼科手术医生，显著缩短了眼科住院医师规范化培训时间。值得临床推广使用。 存在问题：基于VR技术的白内障超声乳化手术培训系统能让眼科受训医生快速掌握制作手术切口、连续环形撕囊、白内障超声乳化以及人工晶体植入等操作步骤，提高学习兴趣和技能水平。但在VR系统的模拟器上难以感受到现实手术中的前房稳定性、悬韧带的稳定性，核的硬度等方面，在VR系统中仅完成核的吸出，这些不足还有待于白内障VR培训设备的提升。再逼真的模拟操作也不能代替实际操作训练。 6.历年获奖情况：无。 7.主要研究成果：完成科研论文：共2篇；完成实用新型专利：共2个。 推广应用情况：选择该单位29名住院医师规范化培训的眼科医生，对他们采用VR技术进行白内障超声乳化手术培训，效果满意。并对项目的完成情况进行追踪，定期组织会议进行交流、学习、反馈，对疑难问题进行探讨。争取推广到其他单位。

项目概述：船舶操纵模拟器是计算机仿真技术与航海技术结合的产物，利用仿真技术、网络技术、系统集成技术和多媒体技术，模拟训练可以直观地反映船艇操纵的特点和规律。船舶操纵模拟器系统由硬件和软件两大部分组成。硬件有实现船舶操纵运动数学模型自动解算的仿真计算机；模拟航行环境的视景产生设备，如投影仪、屏幕、高分辨率显示器等；内装各种航行仪表和设备的模拟驾驶舱；各种接口电路板等；软件主要包括三维视景、船舶运动数学模型、ECDIS、模拟雷达/ARPA和声响等子系统。船舶操纵模拟器能够模拟各种船型的操船环境，使学员通过虚拟的三维海洋视景和船舶声音信号获得类似于实船操纵的经历，不受时间空间条件限制，缩短了训练时间，降低了训练成本。 项目成熟情况：技术成熟，可推广。 应用范围：应用于船员教学和培训、方案论证、海事分析等领域。

航海模拟器能在地面上实时模拟船舶在海上各种海况中的运动规律，使操船者有身临其境感觉，实现在虚拟场景中进行航海业务实际操作练习，达到实船操作效果。现代航海教育已经离不开航海模拟器。 主要技术内容：针对传统航海模拟器的局限性和产业瓶颈，开展了智能型航海模拟器的机理研究，突破了智能目标船、本船避碰决策自动教学演示、船舶摇荡与视景波浪运动匹配、气象和水文要素自动生成、智能交通流自动生成、物理运动平台驱动、基于工作过程智能评估、系统自动运行与控制等关键技术，形成了智能型航海模拟器成套开发技术。 主要创新点： (1)创新了航海模拟器的智能性。在国内首次提出了航海模拟器智能化概念，通过多Agent非线性交互、并发协作和自组织，解决水文气象、船舶交通流、应急事故等仿真要素自动生成和演化问题；运用基于工作过程方法，采取综合评估模式，借助人工智能方法解决学员训练过程的智能评估问题。 (2)提升了航海模拟器的操作环境真实感。提出应用反距离加权插值算法进行气象要素异构融合建库，解决仿真场景中自然天气和海况与仿真当时当地气压场形势的关联问题。提出模型匹配、运动平滑等算法，实现由历史AIS数据生成目标船，解决目标船遇到本船构成碰撞危险时的自动避碰能力。 (3)拓展了航海模拟器的模拟用途。自主研发了船舶操纵模拟器、电子海图模拟器、雷达模拟器、游艇模拟器渔船操纵模拟器、海警训练模拟器、海工船作业训练模拟器等系列航海模拟器产品。特别是MTI-Y2000型游艇模拟器，属于国内首创，提出了一套游艇模拟器性能标准及配套的游艇驾驶员培训考试模式改革方案，获得交通运输部海事局批复，福建省成为全国第一个试点改革省份。

课题来源与背景：量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。在传统计算机中，信息量的基该单位是比特，它只能取0或1中的一个值。而在量子计算中，信息量的基该单位是量子比特(quantumqubit)，它可以同时取0和1的叠加态。这种叠加态使得量子计算机在某些情况下可以比传统计算机更快地解决复杂问题。 在量子计算的算法中，变分量子算法(VQA，VariationalQuantumAlgorithms)已成为一种有前途的近期技术，用于探索在噪声中等尺度量子(NISQ，NoisyIntermediateScaleQuantum)器件上的实际量子优势。然而，由于存在大量测量成本等原因，变分量子算法VQA线路的训练过程效率低下，这对VQA的大规模开发提出了巨大挑战。 技术原理及性能指标：变分量子算法线路的训练基于中央计算节点和一组量子计算节点实现，每个量子计算节点获取线路信息建立VQA线路，中央计算节点将VQA线路中的参数分组，然后将参数分发给多个量子计算节点，并发送指令指示量子计算节点计算梯度，使得多个量子计算节点同时参与训练任务。之后中央计算节点聚合所有量子计算节点计算的该梯度，并利用优化器更新VQA线路的参数，最后通过测试后得到最终优化后的VQA线路。通过将参数分发给多个量子计算节点并行执行训练任务，使得训练任务被分割后由多个量子计算节点同时分别执行一部分，进而提高了VQA线路的训练效率。 技术的创造性与先进性： 1、每个量子计算节点均获取待训练的变分量子算法VQA线路的线路信息，使各个量子计算节点根据该线路信息建立VQA线路； 2、中央计算节点根据量子计算节点数量M，将VQA线路中的参数划分为M个部分；将所有参数的初始值发送给每一量子计算节点，并发送计算第i部分参数对应的梯度的指令至第i个量子计算节点，i为小于或等于M的正整数； 3、每个量子计算节点响应于对应的所述指令，利用初始值更新本地的VQA线路的参数值，运行所述VQA线路，并基于参数位移算法计算所述VQA线路的运行结果相对于参数的梯度，基于所述梯度计算预设损失函数相对于参数的梯度； 4、中央计算节点聚合所有的梯度，利用自适应矩阵估计优化器对VQA线路的参数进行更新； 5、中央计算节点将更新后的参数值发送至其中一个量子计算节点，测试VQA线路是否收敛，若收敛则停止计算，将当前参数值作为最优参数值以得到优化后的VQA线路，若不收敛，则返回步骤二，继续迭代训练，此时将更新后的参数的参数值代替所述初始值发送至各个量子计算节点以更新各个量子计算节点的VQA线路。 技术的成熟程度，适用范围和安全性： 1、技术的成熟程度：通过利用量子计算的优势，能够解决那些传统计算机难以处理的问题，从而推动相关领域的科学进步和技术革新；自研算法能够优化计算效率，提高问题求解的速度和准确性；通过将量子计算应用于实际产业，可以在全球竞争中占据领先地位，带来持续的商业优势。 2、适用范围：公司在研发开算平台项目的基础上，将量子算法、优化算法引入模拟阶段，可以快速测试和验证各种假设，从而加速新药物研发、材料设计等创新过程，节省时间和成本；能够更准确地模拟分子结构、反应机制等，帮助设计更有效的生物制药和化学制品。 3、安全性算法优势已在公司开算平台上模拟器平台上成熟应用，效果显著，且数据安全。 应用情况及存在的问题： 1、应用情况：该成果技术已成熟应用在公司开算平台模拟器平台中，可加速药物自动化管线的高效、精准的设计成果输出。 2、存在的问题：技术实现的效率和质量受硬件设备因素影响，设备性能越好，技术实现约成熟。 历年获奖情况：无。

项目概述：面向船舶与海洋工程安装、运维、报废等作业需求，针对深水作业环境恶劣、作业方案验证手段与维修等典型海洋工程作业的在线辅助操作、方案预演与评估、人员模拟训练匮乏、海上施工风险预判难等问题，项目突破了海洋工程仿真总体设计、船舶与海洋结构物耦合运动建模与实时仿真、船舶运动控制与仿真、海洋环境建模与可视化仿真、实时仿真时空同步等关键技术，研发了以数值船舶、三维虚拟作业场景、半物理仿真硬件操作环境为主的人在回路的实时仿真系统，通过构建全数字化仿真、半物理仿真等层级的虚拟仿真测试环境，开展深水吊装、浮托安装、锚处理、水下安装，可以提前预报及避免海上作业风险，提高海上作业安全性和施工团队作业效率，并可进一步为海洋工程装备全生命周期业务提供科学辅助决策支持，对于推进中国深海资源开发利用具有重要意义。项目相关成果获得中国造船工程学会二等奖2项，黑龙江省三等奖1项，填补了国内海洋工程领域的技术空白，总体性能达到国际先进水平。 项目成熟情况：项目成果已经在海油工程、相关高新技术企业以及部队近10家单位与工程项目组得到了广泛应用。在荔湾3-1、文昌9-2/9-3、渤中349、流花16-2、陵水等工程项目施工方案论证中，通过开展浮托、吊装、水下生产设施安装等作业方案仿真预演与培训，使作业团队明确了作业流程、关键节点和潜在风险，并对极限工况进行了预判和应急方案制定，提升了施工船队作业效率和作业安全性，节约船天时成本和培训费用上千万元，解决了之前中国海洋工程仿真领域被国外公司垄断、成本高昂等问题；研发的边防巡逻艇模拟器、气垫船驾控训练模拟器已经为部队提供近十余年的人员模拟培训，取得了良好的效果，产生了巨大的经济效益和社会效益。 应用范围：结合国家海洋强国战略需求，项目成果为深海油气安全开发提供了一种安全、有效、科学、经济的技术手段，弥补了理论和试验方法的不足，可应用于海洋油气田开发、海上救助打捞、舰艇装备的方案论证与评估、在线状态监测以及人员培训，在船海装备数字化与智能化领域无疑具有广阔应用前景。

红外场景模拟器产品是应用于红外图像探测设备产品的质量检测。红外图像产品大量应用于防务和民用，在防务上主要用于目标的全天候探测，民用主要在火灾监控，安防监控，高压输电线路监控，医用疾病诊断，工业生产过程监控等应用领域。所以对红外成像设备的质量检测方面的应用需求也随之大幅度增加。北京理工大学为国内数不多的生产研究厂家之一，研究水平处于领先地位。红外目标模拟器的核心器件是自主研发的基于MEMS技术的可见光/红外动态图像转换装置，利用MEMS工艺制作的转换芯片可以将可见光图像转换为红外图像，这种器件在结构和制作工艺等方面都相对简单，而且成本低，尤其是这种方法可以解决导引头探测器与图像生成器之间扫描体制难以匹配的问题。经过三十多年的研发，可见光/红外图像转换芯片的技术已经成熟，可以为红外目标模拟器的研发提供稳定的技术支持。研制的红外动态场景模拟器在国内处于领先地位，技术水平处于国际先进。产品的小量定制生产已经成功，已投入运用。 应用领域:红外场景模拟器主要用于红外图像探测系统的测试性能评估。在防务上主要用于目标的全天候探测，导航，制导，目标识别。民用主要在火灾监控，安防监控（重要的行政中心、银行金库、机要室、档案室、军事要地、监狱等），高压输电线路监控（如电气、不平衡负载、过载系统、接线错误或器件故障等；电机、管路、阀门等过程设备），医用疾病诊断，工业生产过程监控，评估建筑的保温性能，可以检测电子产品品质（印制电路板热分布设计、产品可靠性测试），复合材料检测；建筑物隔热、受潮检测等应用领域。 市场前景：预计产品2025年市场规模5亿元。相关产业10亿元。产品的客户和潜在客户包括红外图像探测器的生产企业和使用红外图像探测器的企业，包括军工企业。 知识产权：1、知识产权为北京理工大学单独持有；2、该项目已申请专利；3、已授权专利8项。 合作方式作价入股或其它方式。

全任务飞行模拟器（FFS，Full Flight Simulator）是在地面对飞行员进行飞机操作流程、驾驶技能、特情处置等任务训练的大型装备。是综合性强、技术密集度高的高技术设备，涉及众多技术领域，如建模与仿真技术，计算机技术，自动控制技术，三维图像实时生成技术，宽视场角投影显示技术，全电动六自由度运动平台技术等，是当今众多高技术的集中载体。广泛应用于飞行员训练和各类飞机论证、研制、测试、飞行品质认证全过程。飞行模拟器是一个复杂的大系统，全任务飞行模拟器由十几个分系统构成。直观上可分为模拟座舱、运动系统、视景系统、计算机系统及教员控制台等五大部分。从总的角度看，飞行模拟器的硬件部分主要充当了人机交互界面和完成计算任务的功能。而仿真软件则是完成飞行仿真的灵魂和核心。核心技术具有完全的自主知识产权；已形成多种机型的飞行模拟器系列产品，交付用户二十余套。曾获国家科技进步一等奖1项、部级科技进步一等奖2项、部级科技进步二等奖5项。

机场多功能可移动特种车辆高效培训模拟航空器是一种用于航空器地面保障人员技能提升培训的专用设备，该设备模拟航空器外观轮廓，总长37米，翼展30米，机身高度6米，垂直尾翼高度11米，重量约50吨。 主要创新点有：(1)可移动，并装有转弯过度报警装置。前机轮处安装有转弯过度报警装置，牵引该设备时，当转弯角度超过临界值时，警报灯闪烁同时报警器鸣笛报警。该装置有效防止模拟航空器由于转弯过度而导致的前起落架损伤问题，从而提高操作的安全性。(2)可升降，该设备利用一台柴油发动机作为动力源，带动液压系统同时控制前升降装置和后升降装置作同步升降运动，以调节机身的整体高度，从而模拟ARJ21、EMB190、A319、B737、A330、B747等航空市场上十余种机型的机身高度。(3)耐碰撞，机场多功能可移动特种车辆高效培训模拟航空器与舱门对接位置加装有防撞钢梁，防撞钢梁可有效降低操作失误对该设备造成的损伤，降低损坏模拟器风险，增长该设备使用寿命。 技术先进性：(1)该设备设有模拟飞机客舱门、内推式货舱门、外翻式货舱门等核心部位，可同时满足客梯车、垃圾车、残疾人登机车、传送带车、航空集装货物装载机等十余种车型的培训和考核。(2)该设备实现了机身升降，前起落架倾斜角度调整等功能，可变换模拟CRJ700、CRJ900、EMB145、EMB190、B737、B757、A319、A320、A330、B747、B738等十余种机型，真正做到“一机多用”，并能保证不同机型的训练与实际90%以上的相似度。(3)货舱门在内部安装随动滚动设备，可用于航空集装货物装载机驾驶员对接后的集装器传输练习，有效解决航空集装货物装载机这种机电液一体化重型设备的训练难题。 使用以往培训方法，特种车辆驾驶员的培养周期最少需要三个月，使用机场多功能可移动特种车辆高效培训模拟航空器可将培训周期缩短到一个半月以内，机场多功能可移动特种车辆高效培训模拟航空器取代传统的训练方式成功满足了航空器地面设备操作人员(特种车辆驾驶员)岗位技能培训、复训的迫切需求。通过使用机场多功能可移动特种车辆高效培训模拟航空器，截止2021年底，仅呼和浩特一家单位，共完成特种车辆驾驶员及上岗和在岗复训共计上千余人次，各种车型增驾培训800余人次。按人工成本15万元每人每年计算，每培训一人次将节约成本18750元，在不扩招增员的情况下，以每年新入职培训或增驾培训按100人计算，每年将节约成本187.5万元。