何梁何利基金

房建成

    房建成，1965年9月出生于山东省临沂市，现任北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院院长，教授，博士生导师。

    房建成教授是我国惯性技术领域中青年专家，他在飞行器导航、天文导航、组合导航与航天器姿态控制惯性执行机构等高技术领域，开展一系列原创性研究，取得了杰出成果。他和他的创新团队打破国外技术封锁，自主研制成功我国首台磁悬浮姿控储能两用飞轮、磁悬浮两用飞轮和磁悬浮控制力矩陀螺，解决了各类卫星姿态稳定及空间站高精度、长寿命姿态控制的技术难题，实现了我国航天关键技术——对地观测卫星姿态控制执行机构的跨成发展，达到了当今国际最先进水平。他们突破高性能捷联测量装置与飞行导航的核心技术，提出误差动静混合标定补偿、动基座快速精确对准和先进组合滤波等技术方法，成功应用于导航、遥感及资源开发等领域，攀登了当代科学技术的高峰。他们还研制成功我国首个机载高分辨率SAR（合成孔径雷达）运动补偿用捷联/惯性卫星组合导航系统，为实现机载SAR高分辨率的实时成像奠定了基础，达到国际先进水平。

    作为主要完成人和原创贡献者，房建成和他的创新团队完成的一系列重大科技成就，多项指标优于美国、俄罗斯等强劲对手，为我国航天技术快速发展提供了重要技术支撑。目前，已经申请发明专利50多项，发表论文230篇，被EL/SCI收录14篇，房建成均为第一发明人和完成人。

    房建成教授是我国惯性技术领域的中青年专家。1965年生于山东临沂，分别于1983年、1988年和1996年在山东工业大学、西安交通大学和东南大学获得学士、硕士和博士学位。现任北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院院长，精密仪器及机械学科带头人，“航空科学与技术”国家实验室（筹）首席科学家，“新型惯性仪表与导航系统技术”国防重点学科实验室主任，中英空间科学技术联合实验室中方主任，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，带领的科研团队先后荣获“国防科技创新团队”和“长江学者创新团队”。他针对新型磁悬浮惯性执行机构及其在新一代航天器姿态控制系统中的应用、高性能捷联惯性测量装置及其应用的核心技术进行了深入系统的研究，打破国外技术封锁，历经十余年，坚持自主创新，突破了一系列关键技术，取得了在国防领域有重大实际应用价值的创新成果。主要贡献有以下两个方面。

一、在精密惯性执行机构方面

    针对我国新一代航天器高精度姿态稳定和大力矩姿态机动对新型惯性执行机构的迫切需求，自“九五”以来，带领科研团队开展长期的关键技术攻关，主持研制成功我国首台磁悬浮姿控储能两用飞轮、磁悬浮反作用飞轮和磁悬浮控制力矩陀螺，突破了各类卫星姿态稳定高精度长寿命姿态控制惯性执行机构技术瓶颈，为我国航天领域关键技术——对地观测卫星姿态控制执行机构的发展做出了重大贡献，使我国一举跃进当今国际先进行列。

1.新一代卫星高精度姿态稳定控制用磁悬浮飞轮技术

    惯性执行机构是除传统惯性敏感器外的另一大类核心惯性器件，是近20年来随着高分辨率对地观测卫星平台和大型卫星的需求而发展起来的多学科交叉新技术。飞轮（又称惯性动量轮）输出力矩精度高，是新一代三轴姿态稳定卫星平台实现高精度姿态稳定控制的关键执行机构。磁悬浮飞轮与机械轴承飞轮相比，由于其转速过零摩擦小，具有输出力矩精度高和寿命长的显著优势，是提高卫星平台精度和寿命的有效途径，长期受到国外严密技术封锁，是我国高精度长寿命卫星的“卡脖子”问题。针对我国新一代高分辨率对地观测卫星平台高精度姿态稳定控制的迫切需求，房建成带领科研团队持续开展了磁悬浮飞轮研究，突破了一系列关键技术，研制出我国首台磁悬浮飞轮工程样机，已成功用于我国某型卫星平台型号磁悬浮动量轮产品的研制，为我国卫星飞轮技术的发展提供了重大技术支撑。
（1）针对传统机械轴承飞轮因接触摩擦和不平衡振动造成输出力矩精度低的问题，提出新型五自由度主动控制磁悬浮飞轮结构及其优化设计理论和方法，发明了新型磁悬浮反作用飞轮技术。与传统机械轴承反作用飞轮相比，显著减少了转速过零摩擦，过零输出力矩精度提高10倍以上。
（2）针对空间应用磁轴承要求低功耗和高精度的技术难题，发明了双气隙永磁偏置混合磁路结构的系列新型混合磁轴承，消除了电磁和永磁磁路之间以及通道之间的耦合影响，不仅保证了磁轴承的控制精度，而且与纯电磁轴承相比功耗降低约90%。
（3）全面系统地研究了强陀螺效应造成超高速、大惯量、扁平磁悬浮转子失稳的机理，发展了抑制陀螺效应的控制理论与方法。
（4）发明了变弧长多向磁体阵列正弦磁密定子无铁心直流无刷电机，有效降低了换相扰动力矩和功耗；提出锁相稳速控制新方法，实现了磁悬浮飞轮的高精度转速控制。
上述研究成果获2006年度国防科学技术奖一等奖和2007年度国家技术发明奖一等奖。

2.新一代“敏捷”卫星、大型卫星姿态机动控制用磁悬浮控制力矩陀螺技术

    控制力矩陀螺输出力矩大，是新一代“敏捷”卫星平台实现快速姿态机动的关键控制执行机构，也是大型卫星进行姿态控制必不可少的大力矩执行机构和核心技术。磁悬浮控制力矩陀螺与机械轴承控制力矩陀螺相比，具有寿命长和输出力矩精度高的明显优势，受国外严密技术封锁。房建成在突破磁悬浮飞轮关键技术基础上，针对我国“敏捷”卫星、大型卫星对惯性执行机构的迫切需求，带领科研团队进一步攻克了大力矩姿态机动控制新型惯性执行机构——磁悬浮控制力矩陀螺关键技术，研制出我国首台单框架磁悬浮控制力矩陀螺，并成功应用于由他主持的国内首台轻小型、中型和大型单框架磁悬浮控制力矩陀螺工程样机研制，将在我国卫星技术领域发挥重大作用。
（1）针对框架转动影响磁悬浮高速转子系统稳定的技术瓶颈，提出基于框架转速的磁轴承刚度前馈自适应补偿控制方法，实现了输出大力矩时转子系统的稳定控制。
（2）针对磁悬浮高速转子陀螺耦合力矩对框架转速控制精度的影响，提出基于摩擦干扰自适应补偿的框架伺服控制理论方法，实现了超低速框架高精度伺服控制，保证了框架速率稳定度和陀螺输出力矩精度。
（3）提出内转子单框架磁悬浮控制力矩陀螺结构及其优化设计理论与方法，研制成功国内首台单框架磁悬浮控制力矩陀螺原理样机。
“航天器姿态控制新型惯性执行机构技术”（磁悬浮飞轮与控制力矩陀螺技术）被评为2008年度“中国高等学校十大科技进展”。

二、在精密惯性测量装置方面

    以惯性敏感器为核心的惯性测量装置是各类运载体最重要的自主导航设备，捷联式惯性测量装置是惯性测量技术发展的主要方向之一，可全自主、连续、实时精确测量遥感载荷的运动参数，是各类遥感载荷高精度实时成像的共性关键技术。由于惯性测量误差随时间积累，捷联惯性测量装置误差标定补偿与快速精确对准是国际上公认的技术难题。房建成针对高分辨率航空遥感对高精度捷联惯性测量装置的需求，突破了误差标定补偿、高精度快速对准关键技术，主持研制出高性能捷联惯性测量装置。在此基础上，系统地开展了捷联惯性/卫星组合测量技术研究，主持研制成功机载SAR运动补偿用高精度捷联惯性/卫星组合测量装置，为我国机载SAR成像分辨率从3米提高到0.5米发挥了关键作用。

1.突破误差标定补偿与快速精确对准关键技术，研制成功高性能捷联惯性测量装置。
针对捷联惯性测量装置初始对准高精度与快速性的矛盾，提出一种捷联惯性测量装置静基座快速精确对准方法，在对准精度相同的情况下可显著缩短对准时间。针对传统捷联惯性测量装置动态或静态标定方法只能标定部分主要误差的难题，提出能够标定全部主要误差的动静结合高精度混合标定方法，显著提高了标定精度。主持研制出新型高性能捷联惯性测量装置，已成功用于航空遥感和车载测绘。
上述研究成果获2007年度国家科技进步奖二等奖。
2.系统地开展了捷联惯性/卫星组合测量技术研究，主持研制成功机载SAR运动补偿用惯性/卫星组合测量装置。
飞行平台的非理想运动导致遥感载荷成像质量退化，惯性测量装置的运动参数高精度测量是实现高分辨率遥感成像运动补偿的关键。针对我国高分辨率机载SAR对高精度惯性测量装置的迫切需求，提出一种基于可观测度分析和杆臂效应误差补偿的高精度空中机动对准新方法，突破了机载SAR天线相位中心运动参数精确测量与补偿的关键技术，主持研制出机载SAR运动补偿用高精度捷联惯性/卫星组合测量装置，成功应用于机载SAR的0.5米分辨率实时成像。为了深入研究不同类型遥感载荷高精度实时运动成像共性基础科学问题，正在主持“973”计划项目“高分辨率对地观测系统中的高精度实时运动成像基础研究”，并任首席科学家。
上述成果获2006年度国家科技进步奖一等奖。
房建成教授崇尚科学，治学严谨，求真务实，教书育人。带领科研团队始终面向国家战略需求，坚持自主创新，为国防和国民经济建设及教育事业作出了重大贡献。荣获国家技术发明一等奖1项（排名第1），国家科技进步奖一等奖（排名第3）、二等奖（排名第1）各1项，部级一等奖3项（2项排名第1，1项排名第2）。作为第一发明人已授权国家发明专利65项，撰写国防技术报告40篇，出版专著3部，发表重要学术论文115篇。2008年成为由中共中央组织部、人力资源与社会保障部、国防科技工业局、中国科学院、中国工程院五部委联合颁发的我国首届“国防科技工业杰出人才奖”五名获奖者之一。

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