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我軍專家用一個方程將衛星圖像質量提高30%

發佈時間:2012年04月10日 15:47 | 進入復興論壇 | 來源:解放軍報 | 手機看視頻


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  數學的威力有多大?國防科技大學理學院用實踐給出了最好的答案——他們創造性地運用一個個公式、算法、方程,破解制約部隊戰鬥力提升的現實問題,推動了戰鬥力生成模式轉變。

  一個公式改變了一支部隊的執勤模式

  “雷達站為什麼要建在偏遠山區?”最初,當國防科大理學院數學教授提出這個問題時,不免讓人覺得有點“太業餘”了。

  一般來説,擔負測控任務的部隊,運用的是“測距+測速”國際通用的測控方法,將雷達站建在大山中正是因為“測距”的需要。

  “如果拋開測距,僅通過測速來定位不行嗎?”不行。國際上早有結論:僅憑速度數據無法計算出飛行器的具體位置。

  然而,該院數學教授卻“異想天開”:如果能突破這一傳統理論,不僅可以改變部隊傳統的測控方法,還能讓官兵搬出偏遠山區。

  不久,部隊送來一次導彈試驗的測量參數,請他們幫助進行數據分析處理。當他們將幾組測距、測速數據放到計算機中進行運算時,發現其中一個測距雷達並未測到應該測到的數據。

  怎麼辦?數學教授們又想到了拋開測距定位的創新思路。於是,他們嘗試性地將一個相應的測速參數替代這個測距參數,再算。奇跡出現了——得出了準確的彈道精度。

  舉一反三,他們將這一創新成果應用於一支測控部隊,改變了傳統雷達測控體制。如今,這支部隊的測距雷達站全部搬出偏遠山區,遂行測控任務時,官兵們只需用一台車載測速雷達到達指定地點就可以了。

  一個方程將衛星圖像質量提高30%

  衛星翱翔太空,需要有一雙明察秋毫的慧眼。但以前我國遙感衛星的圖像質量卻有待改進。

  一個偶然的機會,該校理學院的數學專家了解到這一情況。要解決圖像質量問題,首先要了解成像原理。於是,團隊成員抱來一大摞成像方面的書籍進行系統學習,又到衛星研製單位、用戶單位及各相關部隊進行實地調研。漸漸地,他們掌握了遙感成像的原理和特點。

  專家們將衛星圖像質量不高的問題,描述成數學語言,並將誤差擴散過程轉換為一個二維方程,然後對這個方程進行求解,從而使受到噪聲斑點污染的圖像恢復本來面目。

  理論上看似行得通,實踐中卻難以實現。攻關一度陷入困境,但他們沒有放棄。經過分析他們發現,光學圖像處理方法是將噪聲斑點抹掉,而雷達圖像的噪聲斑點抹掉後,圖像信息的保真度不高,質量自然也就不清晰,傳統的二維方程也就無法求解。

  於是,他們先對二維方程進行改造,建立起一個全新的方程。就是這個方程,一舉將圖像質量提高了30%,達到國內領先、國際先進水平。

  一個算法挽救一台武器裝備

  2008年,某型號裝備在演示驗證中,目標測量數據出現嚴重誤差,使該型號裝備研製陷入困境。

  提起“數據”這個詞,研製單位立即想到了該院數據分析技術創新團隊。求援電話打過去,3名教授猶如戰士接到了出征的命令,立即動身趕赴試驗現場。

  這是一個十分棘手的問題,國內研究單位攻關十餘年未能取得突破,國際上也沒有現成方法可供參考。

  專家們深知,如果問題得不到解決,裝備研製人員多年攻關的成果將功虧一簣。3名數學專家在條件艱苦的試驗場安營紮寨,心無旁騖開始攻關。

  60多個日日夜夜,經歷數不清的挫折和失敗,他們終於從紛繁複雜的數據中,鎖定了影響目標測量預報的關鍵參數,找到了解決問題的突破口,並創造性地提出了一個新的算法,徹底解決了數據預報誤差問題,讓這臺武器裝備獲得“新生”。

  一個軟體將定軌精度提高一個量級

  分佈式衛星的定軌精度,是衡量一個國家空間技術發展水平的重要標誌。由於我國在這方面起步較晚,定軌精度與國際先進水平相比還有差距。

  為改變這一現狀,我國組織多領域專家經過10餘年聯合攻關,各分系統有關定軌精度的技術指標取得了重大突破。然而,當總體單位將各分系統“組合”起來進行整體試驗時,卻出現了令專家們驚詫的結果:精度與當初的設計要求相差甚遠。

  問題出在哪?參與聯合攻關的該校理學院一位年輕博士突生靈感。經過連續幾天的試驗數據分析,他隱隱約約地發現:精度誤差隨著時間呈一定規律性變化。

  他像哥倫布發現新大陸一樣興奮,立即著手進行數據誤差分析,並將時間處理程序嵌入到一個相關軟體中,經過實驗驗證後,再用這個改進後的軟體進行有關數據處理時,精度完全達到要求。

  研製單位大喜過望,按照他改造的這個軟體,用來校準衛星時鐘精度和進行衛星軌道參數處理,難題迎刃而解,精度被提升了一個量級。(王握文 徐莎)

熱詞:

  • 方程
  • 定軌精度
  • 衛星圖像
  • 圖像質量