材料基因工程大数据技术团队
材料基因工程大数据技术团队
【骨干成员】
隆克平 北京科技大学教授，杰青
张晓彤 北京科技大学教授
张海君 北京科技大学教授，优青
张达威 北京科技大学教授
皇甫伟 北京科技大学副教授
【研究背景】
我国“海洋开发”和“一带一路”倡议对材料科学领域提出了更高的要求。然而，目前我国关键核心材料进口依赖程度高，材料资源数据库单一、匮乏，新材料研发到应用时间周期长。伴随着云雾计算和大数据的发展，通过设计基于缓存与边缘计算的材料大数据共享网络，建立材料基因工程专用数据库平台，可高效开发新材料和新技术，加速新材料的工业化应用，并充分利用海量的材料数据资源，应用大数据技术提升现有材料的性能，加快新材料发现的速度，逐渐形成并不断提高新材料的“中国制造”能力。
【研究目标】
基于材料服役过程中的腐蚀、疲劳、断裂、老化等实时数据的智能采集、传输与应用，研发保障多源密集材料大数据的安全传输技术，解决异构材料数据的存储和共享难题，实现大地域范围的、长期的传感监测和数据传递，突破多维材料数据的信息化表示与标准化描述的瓶颈；建立基于物联网的材料腐蚀大数据的数据多源密集智能采集、基于雾计算的数据传输技术及基于机器学习的大数据挖掘技术，形成材料腐蚀数据收集平台和基于动态容器的材料基因工程专用数据库系统，高效管理和利用材料大数据，加快高品质新型材料开发，加速新材料的工业化应用，同时保障材料使用安全。
【主要研究内容】
1. 多源密集腐蚀数据智能采集技术
2. 基于雾计算的高可靠物联网数据传输技术
3. 基于机器学习的材料腐蚀大数据挖掘技术
4. 用户自定义数据存储结构的动态容器技术
5. 基于动态容器的材料基因工程专用数据库系统
【重要研究进展】
基于物联网的材料腐蚀数据收集平台
设计了一种基于雾计算的多源密集数据智能采集和边缘缓存的物联网结构，解决了大地域范围内、长期性材料大数据的采集、储存与传输问题，设计了面向材料大数据的低延时高可靠物联网数据传输服务机制。为保障实时监测材料服役过程中的腐蚀、疲劳、断裂、老化等失效行为，提出一种基于雾计算的多源密集数据边缘缓存和有效传输的服务机制。充分利用5G密集组网技术，提升物联网的可开放性，扩大物联网覆盖范围，提升材料大数据收集能力。同时，有效发挥雾计算的边缘特性，提升网络终端的工作性能，最大化的利用边缘储存空间对多源密集数据进行分析与挖掘。
图1基于物联网的材料腐蚀大数据网络
材料基因工程专用数据库平台
为了解决多源异构材料数据的存储和共享难题，研发了用户自定义数据存储结构的动态容器技术（图2），解决了多源异构材料数据的信息化表示与标准化描述问题，研发了基于动态容器的集数据汇交、存储、查询、展示于一体的材料基因工程专用数据库系统。为实现平台智能检索和推送，提供一种可用于智能检索和推送的数据存储实体关系图提取方法（图3），可操作性强易于实现。为对平台数据进行知识产权标识，平台采用DOI数字标识，并研究了科学数据服务平台下的数据对象多数字标识自动生成技术（图4），可以为材料数据库的材料数据申请多种类的数据标识，具有较强的扩展性，理论上可以为科学数据注册任意种类数量的数字标识，系统可操作性强易于实现，同时提供了注册多数字标识的审核机制。
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图2动态容器技术 | 图3 可用于智能检索和推送的数据存储实体关系图提取方法 | 图4 科学数据服务平台下的数据对象多数字标识自动生成技术 |
1.发表论文
序号 | 论文名称 | 发表刊物 | 发表 时间 | 收录类别 | 作者 |
1 | Corrections to “Toward Near-Ground Localization: Modeling and Applications for TOA Ranging Error” | IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION | 2017.12 | SCI | |
2 | Recurrent Transformation of Prior Knowledge based Model for Human Motion Recognition | Computational Intelligence and Neuroscience | 2018.01 | SCI | Cheng Xu, Jie He, Xiaotong Zhang, Haipiao Cai, Shihong Duan, Po-Hsuan Tseng, Chong Li |
3 | Geometrical Kinematic Modeling on Human Motion using Method of Multi-Sensor Fusion | Information Fusion | 2018.05 | SCI | Cheng Xu, Jie He, Zhang |
4 | Adaptive Noise Cancellation Based on Time Delay Estimation for Low Frequency Communication | Applied Sciences-Basel | 2018.05 | SCI | Peng Wang, Zhang, Liyuan Xu, |
5 | Toward Emergency Indoor Localization: Maximum Correntropy Criterion Based Direction Estimation Algorithm for Mobile TOA Rotation Anchor | IEEE Access | 2018.06 | SCI | Peng Wang, Kaveh Pahlavan, Huansheng Ning,
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6 | FPGA implementation of adaptive time delay estimation for real-time near-field electromagnetic ranging | International Journal of Circuit Theory and Applications | 2018.07 | SCI | Peng Wang, Xiaotong Zhang, Zhiyang Liu, Liyuan Xu, He, Jie Jinwu Xu |
7 | Collaborative Geolocation Based on Imprecise Initial Coordinates for Internet of Things | IEEE Access | 2018.08 | SCI | Liyuan Xu, Lin Yao, Jie He, Peng Wang, Keping Long, Qin Wang |
8 | Modeling and Analysis of Aerial Base Station Assisted Cellular Networks in Finite Areas under LoS and NLoS Propagation | 2018.08 | SCI | Xianling Wang, Haijun Zhang, Yue Tian, Victor C. M. Leung
| |
9 | Energy-efficient Power Allocation with Interference Mitigation in mmWave based Fog Radio Access Networks | IEEE Wireless Communications | 2018.09 | SCI | Yu Qiu, Haijun Zhang, Keping Long, Yao Huang, Xiaoshi Song, Victor C. M. Leung
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10 | Software-Defined and Fog-Computing-Based Next Generation Vehicular Networks | IEEE Communications Magazine | 2018.09 | SCI | Haijun Zhang, Keping Long, Qiang Zheng, Xiaoming Xie
|
11 | An ultrasonic positioning algorithm based on maximum correntropy criterion extended Kalman filter weighted centroid | Signal, Image and Video Processing | 2018.09 | SCI | Fuqiang Ma, Fangjie Liu, Xiaotong Zhang, Peng Wang, Hongying Bai, Hang Guo |
12 | Spectrum Management Scheme in Fog IoT Networks | IEEE Communications Magazine | 2018.10 | SCI | Ning Yang , Haijun Zhang , Keping Long , Chunxiao Jiang ,
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13 | Joint UAV Hovering Altitude and Power Control for Space-Air-Ground IoT Networks | IEEE Internet of Things Journal | 2018.10 | SCI | Jingjing Wang , Chunxiao Jiang , Zhongxiang Wei , Cunhua Pan , Haijun Zhang , Yong Ren
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14 | Optimal Distributed Interference Mitigation for Small Cell Networks with Non-Orthogonal Multiple Access: A Locally Cooperative Game | IEEE Access | 2018.10 | SCI | Yue Tian , Chen Zhu , Victor C. M. Leung
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15 | Joint Fair Resource Allocation of D2D Communication Underlaying Downlink Cellular System With Imperfect CSI | IEEE Access | 2018.10 | SCI | Zhiquan Bai , Mengqi Li , Yanan Dong , Haijun Zhang , Piming Ma
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16 | Wideband DOA estimation based on focusing signal subspace | Signal, Image and Video Processing | 2018.11 | SCI | Fuqiang Ma, Xiaotong Zhang |
2.授权与申请专利
（1）授权发明专利
序号 | 专利名称 | 专利授权号 | 获准国别 | 完成人 | 类型 | 类别 | 授权日期 |
1 | ZL201110210015.7 | 2018.10.25 |
（2）申请专利
序号 | 专利名称 | 专利申请号 | 获准国别 | 完成人 | 类型 | 申请日期 |
1 | 材料基因工程数据的存储方法及系统 | 201710975996.1 | 中国 | 张晓彤,刘世龙,宿彦京,曲选辉,尹海清,姜雪,王璇,余伟伟,陈文聪,刘喆 | 发明专利 | 2017.10.19 |
2 | 一种介质中近场超宽带测距方法 | 201810003261.7 | 中国 | 张晓彤, 刘知洋,王鹏,徐丽媛,万亚东 | 发明专利 | 2018.01.03 |
3 | 一种绘画机器人系统 | 201810530626.1 | 中国 | 张晓彤,苏伟,麻付强,张希,刘云飞,付航,柴铎, 李毅萍,白红英 | 发明专利 | 2018.05.25 |
4 | 一种机器人定位导航系统 | 201810548890.8 | 中国 | 张晓彤,苏伟,麻付强,白红英, 李毅萍,张希 | 发明专利 | 2018.05.31 |
5 | 一种科学数据服务平台的数据对象多标识符自动生成方法 | 201811308775.X | 中国 | 张晓彤，杜晗，黄海友 | 发明专利 |
2018.11.05 |
6 | 一种数据存储实体关系图提取方法 | GCN181018 | 中国 | 张晓彤, 李志远, 余伟伟, 杜晗 | 发明专利 | 2019.01.07 |
3.科研奖励
序号 | 奖项名称 | 颁发单位 | 等级 | 获奖成果名称 | 获奖人 | 获奖时间 |
1 | 中国通信学会青年科技奖 | 中国通信学会 | 青年科技奖 | 中国通信学会青年科技奖 | 张海君 | 2018 |