作者:袁芳 来源:中国科学报 发布时间:2018/1/23 11:34:14
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艾渤:十年“杰青”路

 艾渤   高默咛摄

■本报通讯员 袁芳

从2007年博士后出站来到北京交通大学,到2017年获得国家杰出青年科学基金项目资助,十年间,轨道交通控制与安全国家重点实验室副主任艾渤瞄准高速铁路场景下电波传播与无线信道建模这一领域,刻苦攻关,取得了一系列基础性创新研究成果,为高速铁路列车控制信号的可靠传输,为高速铁路移动通信网络优化运营奠定了坚实的理论基础。

求索有路勤为径

这位杰青获得者的成长史,可以说是一部“坏小孩逆袭记”:出生于书香门第,父亲是西北大学物理系研究生,母亲毕业于中国医科大学(北京协和医科大学前身)。艾渤三岁时就能读英文书信,中学时期却叛逆,辜负严父厚望,高考勉强被武警部队院校录取。

然而,正是那几年军旅生涯彻底改变了艾渤的人生,为他烙上永不褪色的军人特质。1999年,在军队磨砺了6年、曾经历1998年抗洪救灾生死考验的艾渤考上西安电子科技大学攻读研究生,开始了信息可靠传输方向的研究。

“每天早晨就像听到军号吹响一样,他六点就起床工作了。”在团队带头人、轨道交通控制与安全国家重点实验室通信方向首席教授钟章队眼中,艾渤这位来到团队迅速成长为中坚力量的年轻人最大的特质是勤奋。“他一进团队,就表现出了不同的气质,进入状态特别容易,做事不用特别动员。”

且看艾渤十年来的成绩单:发表SCI期刊论文130余篇,其中IEEE期刊论文82篇;4篇论文成为ESI高被引论文,其中1篇为ESI热点论文;指导的研究生有7篇论文获得国际会议论文奖项;主持国家自然科学基金杰出、国家“863”计划课题等28项,获得省部级科技奖励7项。

仅用了不到五年时间,4项关于铁路场景无线信道测量准则、信道模型以及智能网的研究成果就被写入国家铁路局中华人民共和国行业标准/规范中;被国际电联ITU、国际标准组织3GPP、IEEE标准组织、欧洲科学技术组织COST采纳提案16项。

这些成绩的背后,是艾渤全身心投入科研的无数个日夜。 “很多夜晚常常是凌晨两点睡觉,五六点钟又起来继续工作,另外就是追求高效。”而且对智能手机和微博、微信等电子设备与社交软件,艾渤一直都不感兴趣,“我的时间太少,不够娱乐”。直到2015年3月份,因为要去美国斯坦福大学高访,为了便于和国内通信联系,才让博士生帮他开通了微信。

说到艾渤,曾与他并肩作战的同事还提到一个字——静。基础理论研究工作与工程项目不同,前者要静得下来,“十年磨一剑”,要耐得住一时半会儿不出成果的寂寞。在这方面,艾渤显示出与平时演讲或作报告时慷慨激昂截然相反的一面,一旦需要思考一个问题或投入到一项工作,他可以在一种状态中持续很长时间。有位同事回忆与艾渤去上海参加会议的经历时,印象最深的是,从晚上7点到第二天早上7点,他始终静静地一人伏案工作,仿佛凝固在那里。

创新无涯苦作舟

“高移动速度下的传输究竟可以支持多高的传输速率?这个问题至今没有人给出过答案。”十年前,艾渤刚来到北京交通大学时,钟章队把“高速移动复杂场景的无线信道理论与方法研究”这个方向交到他手中。

“列车高速移动会引起信道的非平稳性”是国际国内专家都急于解决的难题,无线传播信道特性决定无线通信系统性能。对于传输列车控制信号的专用移动通信系统,其无线信道特性是专用移动通信网规划与优化、可靠传输关键技术性能评估、确保列车安全运营的重要基础,因此被列入《一万个科学难题》(轨道交通卷)。

哪个国家的专家先攻克这一难题,无疑就会为自己祖国轨道交通事业发展赢得先机。面对挑战,艾渤骨子里军人般的荣誉感和使命感油然而生。

为寻求答案,艾渤作为队长,带领6名博士生长途跋涉,力求拿到高架桥、隧道、路堑、横跨桥等高速铁路复杂场景宝贵的第一手研究数据。

2009年郑西高铁试运行前夕,团队进行实地场强测量,列车从起点到终点往返一直运行,时速一度要保持在380千米左右,早上6点上火车,等到下车时已是晚上7点。2010年夏天,艾渤带领5个博士研究生用11天时间跨越9个城市,走访全国三个铁道勘查设计院,调研范围覆盖5条高速铁路、行程超过5000千米。

有些实验必须等轨道交通停运后才可以实施。于是,他们昼伏夜出,深夜进入工程现场,完成布线、测试工作,在第一班列车开始工作之前退回驻地。

工作之苦常常被发现之喜替代。方兴未艾的中国高铁建设和城市轨道交通建设成为科研工作者的沃土,有着其他国家相关领域没有的优势,正是基于勤于挖掘这些宝藏,获得宝贵的数据,艾渤和团队在国际上首先提出了将高速铁路场景分为16类的建议。大量的实践研究让艾渤在教学中如鱼得水,学生们喜欢听他讲课,因为可以知道学习的理论能有什么样的实际用处。

十年艰辛终回报

十年来,他和团队成员通力合作,在相关领域取得了许多突破性进展。如提出高速移动复杂场景无线信道测量准则与方法;发现新的传播现象和信道特征;提出符合信道非平稳特征的方向性信道建模方法、低复杂度基于简化的射线跟踪和一致性散射理论的信道建模方法,以及扩展Hata模型和多楔绕射模型混合信道建模方法;提出路堑散射体有效区概念以及基于几何的随机散射体建模方法,适合于高速移动场景多天线信道建模,丰富了现有信道建模理论。他们还研发了具有丰富高速铁路材质库的三维射线跟踪工具箱;建立了高精度的传播预测模型库。

他们还提出具有快速捕获、高估计精度、很好跟踪能力的同步以及信道估计方案和算法,研究成果为高速移动场景数据可靠传输奠定了理论基础,并入选北京市自然科学基金“十二五”优秀基础研究成果汇编,还获得了2015年教育部高等学校科学研究优秀成果奖(自然科学奖)二等奖,以及浙江省科学技术奖二等奖。

尽管硕果累累,艾渤却依旧保持着自己一贯的作风:对己严格自律,对学术问题锱铢必较,对学生亲切平和,他常常请学生吃饭唱歌,把项目安排说成“我们一起合作研究这个吧”。不自觉地用军营内的兄弟情、战友情感染和激励学生,让漫漫科研长路变得不那么冷淡无情、枯燥无味。

应该说,经过十年不懈追求和赶超,我国高速铁路通信理论研究已达到国际先进水平。目前关于第5代移动通信系统(5G)的研究如火如荼,艾渤及其团队抓住这个机遇,和中国移动研究院成立了5G联创中心;并共同发起了高速铁路5G关键技术及解决方案的白皮书。科研无止境,在轨道交通控制与安全领域耕耘,艾渤和他的同伴们还有很长的路要走,还将有更多的惊喜呈现给世人。

《中国科学报》 (2018-01-23 第8版 科创)
 
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