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清大紫育中学生科学研究能力培养计划(二) 星际探测器自主导航躲避空间障碍物

冬夏令营|中国名校自主招生网2019-05-10

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教育部在《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》中指出“综合实践活动是国家规定的必修课,包括研究性学习、劳动技术教育、社区服务、社会实践四部分内容。”已有多所高校在自主招生简章中明确表示选拔“积极参加创新性研究工作或研究性学习并取得一定成果的优秀高中毕业生”,“研究性学习”能力及有社会实践经历的证明已成为自主选拔、综合评价等招生方式中一项重要的依据,且在新高考改革中也更具优势。

为了对当代青少年进行前沿科研知识学习和科研思维的训练,提供给广大中学生进入中国科学院国家重点实验室的宝贵机会,清大紫育协调多方资源举办中学生科学研究能力培养计划专项营,帮助学生近距离接触国家杰出的科学家及先进的科研环境,并在中科院专家的指导下进行探究性课题研究。

中科院国家空间科学中心作为我国空间科学领域的研究中心和创新高地,负责组织开展国家空间科学发展规划研究,承担着空间科学先导专项,载人航天、月球与深空探测工程、核高基、高分和北斗导航等国家科技重大专项,引领着我国空间科学发展,带动空间技术创新。本次研学营活动是中科院空间科学中心为青少年提供的一次感受太空探索的难得机会,学生们将在那里探求空间科学前沿知识和学习科研思维的方法。清大紫育更希望通过此次活动,使参营学生从此燃起踏上攀登科技高峰、探索宇宙奥秘征程的理想之光,也将为祖国继续探索利用太空、推动构建人类命运共同体储备更多后续青少年力量与智慧。

一、组织单位

主办单位:清大紫育(北京)教育科技股份有限公司

清大紫育(北京)教育科技股份有限公司,是一家专注于中学创新人才培养,助力大学创新人才选拔,为学生提供新高考、综合评价、自主招生的升学规划与服务的高科技教育企业。依托多年成功开展竞赛等活动的经验,清大紫育与中国科学院、科研机构、重点高校等展开深入合作,不断研发青少年研学实践活动,为优秀高中学子搭建接触高端科研平台的桥梁,帮助学生进行前沿课题研究与实践,助力学生为名校升学积累高含金量的背景证明,目前已成功开展人工智能、大数据、计算机、生物等领域研究活动,并持续增加信息、能源、交通、农业、航空航天、管理、经济、人文类等研究课题供学生自主选择。

承办单位:中科领创(北京)文化科技有限公司

中科领创(北京)文化科技有限公司是中国科学院行政管理局科学文化传播板块中重要执行机构之一,依托中国科学院丰富的科技资源,以服务科技文化、教育发展、资源利用为目标,以落实国家加强青少年素质教育的号召,培养青少年科学探索意识、激发自我学习兴趣、提升创新精神、提高科学素养为己任,公司整合中国科学院相关研究所、科普场馆、野外台站、科普专家等资源,结合自身现有的教育、研学各相关部门合作关系努力打造科学实践教育品牌,实现科学知识创新运用的理想,践行中国科学院科普推广的理念。

协办单位:中国科学院国家空间科学中心

中国科学院国家空间科学中心成立于2011年6月,依托于中国科学院院设的非法人研究单元中国科学院空间科学与应用研究中心,与中国科学院空间科学与应用研究中心“一个机构两块牌子”。2015年6月,中央编办批复同意中国科学院空间科学与应用研究中心更名为中国科学院国家空间科学中心。

中国科学院国家空间科学中心是中国空间科学及其卫星工程项目的总体性研究机构,面向全中国的空间科学创新平台,负责组织开展国家空间科学发展规划研究,具体负责中国科学院空间科学先导专项的组织与实施,开展空间科学及相关应用领域的创新性科学与技术研究工作,为空间科学先导专项及未来发展提供科学与技术支撑,引领空间科学发展,带动空间技术创新。

二、活动目的

在科学知识普及与科研实践探索活动中提升中学生科学研究思维能力

三、报名申请

A:全国高中生;

B:参加过全国性创新类、科技类、学科类竞赛获奖学生优先;

C:对科研项目和相关领域具有浓厚兴趣的优秀中学生;

D: 计划参加新高考、综合评价和自主招生的优秀中学生;

E: 计划申请国外名校留学储备背景材料的优秀高中生;

F: 希望深入参与科研项目并感受科研魅力的优秀中学生;

四、活动优势

Ÿ 雄厚师资教学综合提升学生研学能力

Ÿ 了解人机交互及自动驾驶的前沿知识

Ÿ 精细教学管理确保知识学习广度深度

Ÿ 促进学科交叉融合培养素质人才选拔

Ÿ 学习三维成像相机技巧探求星际奥秘

Ÿ 引导学生走出课堂结合现状付诸实践

Ÿ 探索自我兴趣明确未来学业职业规划

Ÿ 启蒙理性求真精神养成创新思维习惯

五、雄厚师资

孙教授:中科院研究员,博士生导师。

中科院青年创新促进会工程与装备分会秘书长,中国载人航天工程突出个人贡献奖获得者,中国宇航学会光电技术专委会理事;研究领域:空间光子、光子信息、空间材料;近年来主持国家自然科学基金项目3项,主持国家重大科学仪器任务、国家重点研发计划、空间科学先导专项、中科院院仪器等项目6项;已发表学术论文50余篇,申请和授权专利20余项,出版专著1部、译著2部。

闫教授:中科院副研究员,硕士生导师。

美国科罗拉多州立大学访问学者、美国汉普顿大学高级访问学者,中国科学院大学岗位教授;国家高技术研究发展技术“十一五”先进个人,国家空间中心铜质荣誉奖章获得者;研究领域:空间物理学、地球与空间探测技术;近年来主持国家级项目2项、省部级项目1项,发表高水平论文15篇,申请和授权专利4项。

刘教授:中科院副研究员,硕士生导师。

美国亚利桑那大学访问学者,中科院青促会成员,中国科协青年人才托举工程人选;其围绕先进空间测量技术方向发表论文约60篇,突破了时间分辨单光子多维光谱成像方法、微像素质心定位、X射线嵌套聚焦、柔性碳纤维伸杆等一系列核心技术,基于这些创新技术研制的光谱仪、纳型高精度星敏感器、11层抛物面嵌套聚焦镜等部件技术指标达到国际先进水平。

姚教授:中科院副研究员,硕士生导师。

成像计算模型和成像应用分析专家,国家空间中心科学实验技术研究室研究人员,专注光化学成像领域研究,其领导的国内成像应用技术上处于前沿地位。近年来主持参与国家级课题2项,发表论文近60篇(其中被SCI、EI检索的论文合计44篇),申请和授权专利10余项。

六、课程介绍

星际探测器自主导航躲避空间障碍物

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课程背景:

自20世纪开始,人类凭借望远镜观察火星,认为火星上可能存在生命。最早的着陆探测器,美国宇航局研发的海盗1号和2号在1976年对火星表面开始探测研究。2012年8月5日夜晚,美国宇航局火星实验室研制的“好奇号”火星车成功在火星上着陆。好奇号经过56300万千米的旅程,着陆时离预定着陆点布莱德柏利降落的只相差2.4千米。开启了好奇号在火星上的科学探测,好奇号的科学任务包括:探测火星气候及地质环境,探测盖尔撞击坑内的环境是否能够支持生命,探测火星上的水,及研究日后人类探索的可行性,为火星2020探测车任务提供技术基础。由于火星距离地球0.55-4亿千米,火星与地球通信来回一次至少需要8分钟,因此好奇号火星车需要采用计算机视觉技术实现自主导航和自动避障,火星车前部4台相机和尾部4台相机组成导航和避障的计算机视觉系统,为火星车提供导航和避障所需要的三维图像信息。随着科学与技术的发展,出现了基于飞行时间距离测量的深度相机。随着深度相机技术的发展及在计算机视觉领域的应用,基于便携式深度相机的三维重建将成为虚拟现实、增强现实、人机交互、自动驾驶等应用的核心技术,针对人脸、手势、人体动作、结构、外观等信息的实时三维重建技术研究,具有重要价值和广泛应用前景。因此,亟待研究基于单个深度相机的动态实时三维重建技术,构建多视角条件下的重建模型,实现动态对象的高精度、高性能、高质量的三维重建,为虚拟现实、增强现实、自主导航避障、自动驾驶等创新应用提供技术支持。本次研学营将带领学生们重建模型,了解学习虚拟现实、增强现实、自主导航避障、自动驾驶等创新应用技术。

课程内容:

每位学员将通过理论和实验学习了解飞行时间距离测量三维成像的工作原理,成像模式;通过实验了解三维成像相机的组成,基本结构和功能。掌握飞行时间深度成像相机驱动程序的安装流程,学习使用相机的操作软件和配置参数,学习正确使用三维成像相机操作步骤。

每位学员可以根据兴趣选择完成一组相关实验。具体实验包括但不限于光脉冲飞行时间距离测量三维成像透射成像实验,散射成像实验,单相机深度测量成像的三维重构,多相机单视角融合成像实验,水下实验,室内定位和导航实验,地理测绘、建筑测绘,辅助生活环境,三维双目视觉,人工智能等实验。

学员依据飞行时间距离测量与三维成像的误差,校准和定位方法,开展局域算法,全局算法,半全局算法,分析飞行时间成像的精度、准确度和分辨率。通过飞行时间三维成像的强度图像,相位图象实现单视角和多视角校准。学员将以小组为单位自由选择不同的观测对象进行三维数据获取,分析所选对象的共性和差异性特征。

课程收获:

懂得成像设备的机械构造、基本原理和使用方法,掌握不同环境条件下的物体成像的特点和探究方法;

学习对任务目标物体的动态三维成像技术并了解该技术如何为虚拟现实、增强现实、人机交互、自动驾驶等应用领域奠定基础

课程所需基础及适合领域:

所需学科基础

侧重科目:物理、数学、计算机、信息科学
普通科目:物理、英语

适合专业领域

学科门类:理学

数学类、物理学类、信息学类、生物科学类、统计学类

学科门类: 工学

机械类、仪器类、电子信息类、自动化类、计算机类、农业工程类、环境科学与工程类、汽车车辆类

学科门类:信息学类

图像图形学类、人工智能类、交通安全类、计算机视觉类、城市遥感类、数学建模类

七、行程安排

时间

活动环节

活动内容

DAY1

上午

学生报到

下午

专题讲座:做好生涯规划  成就理想人生

专题讲座:解读新高考形势下的高中升学之路

晚上

破冰活动

DAY2

上午

开营仪式

专家讲座:介绍中科院空间中心的历史及课程讲解

参观国家卫星监控中心(对参营学员开放)

下午

课题专家组知识讲解

课题专家组指导学生进行科研实验技能学习

晚上

学生之间研讨交流

学生与导师研讨交流

DAY3

上午

课题专家组审核学生实验前准备

课题专家组指导学生进行实验及数据分析

课题专家组带领学生户外采集实验样品并进行指导

下午

学生动手进行科研实验,完成第一阶段研究任务

学生实验过程中接受专家教授阶段性查问考核

晚上

课程专家组布置研究报告选题

课程专家组设置采样目标、讲解采样规则

学生组队选择并商议实验方案

DAY4

上午

学生以小组为单位进行比赛,以定向越野形式进行采样,尔后迅速处理样本,得到实验结论

课题专家组进行比赛评定

学生开始撰写课题研究报告

下午

学生继续撰写研究报告

学生进行课题答辩准备

学生在专家指导下进行答辩PPT准备

晚上

导师指导 学生撰写完成研究报告

DAY5

上午

学生获得答辩资格名单公布

学生进入答辩环节

导师组进行答辩评审及评奖

中午

学生午餐  导师撰写学生答辩资质资料名单工作会议餐

下午

主持人总结本次研学营的整体情况

研究性学习成果颁奖

营员发表感言

播放学员营中电子相册

闭营仪式及颁奖仪式

离营

注:课程安排将根据实际情况进行适度调整,具体以开营安排为准。

八、学习收获

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1) 参加本次课程的学生,可以获得带有官方有效盖章的科研实践证明、综合评定和答辩资质审核,表现优异的学生可获得获奖证书,并带有中科院教授的亲笔签名。以上资料可作为综合评价、自主招生申请材料之一,打造多元升学途径中的亮点。

2) 自愿参加公益活动,增强社会责任感,能获得基金会颁发的公益证书。

3) 学员在专家的指导下完成研究报告,优秀学员的研究报告可进行进一步提炼参与国家青少年科技创新大赛。

4) 阳光高考网报名“综合信息”-“高中期间参与的社会活动”一栏可填写:高中阶段参与的科学研究、文学创作、创新设计、学习实践等情况中也同样适用。

5) 不仅锻炼学生的理性思维和批判质疑精神,还能让学生不畏困难,有坚持不懈的探索精神;大胆尝试,积极寻求有效的问题解决方法等。

6) 中国科学院作为中国科学最高学术机构在国家重大科技任务中发挥了关键和中坚作用;此次研究培养计划专项营是一次珍贵的科研学习实践机会,对学生在即将到来的学业规划以及专业选择上有着极大的帮助。

7) 中科院课题科研经历将是申请海外留学的有利条件之一。

九、报名相关

报名人数:限招40人,招满为止。

开营时间:2019年7月25日-29日(25日报到)

报名截止:2019年7月15日

开营地点:北京(中国科学院国家空间科学中心)

十、报名流程

1、扫描二维码填写报名信息。

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2、 报名审核通过后,相关老师会跟您取得联系,您需在3个工作日内缴费。由于各专项营限报人数有限,报名是否成功以最终缴费时间先后为准,报满即止。

3、 在6月10日之前(包含当日)报名及缴费的学生,营期的食宿由主办方承担,6月10日之后缴费的,营期的食宿需学生自理。

4、 缴费后截止报名之前退费扣200元手续费,报名截止日之后退费扣除3000元材料费;

5、 开营前1个月不办理退费;如有时间冲突,以第4条件为准;

6、 学员需要在报到日携带电脑和2张1寸白底照片,在报到地点签订相关协议。

十二、其他服务

1. 安全基金:为每一名学员购买意外保险。

2. 清大紫育免费提供生涯测评一次。

3. 免费为学生提供竞赛服务信息、自主选拔资讯信息和往年考试真题资料等。

4. 新高考、综合评价、自主招生、生涯规划领域名师为学生提供相关知识讲解与咨询服务。

咨询热线:010-52962777、010-62793903

清大紫育(北京)教育科技股份有限公司

2019年5月

 

 

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责编中国名校自主招生网
文章关键词:清大紫育中学生科学研究能力培养计划(二) 星际探测器自主导航躲避空间障碍物

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