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数 学 的 威 力
双击自动滚屏 文章来源:解放军报   发布者:薛立爱   发布时间:2014/1/13 10:26:57   阅读:1980
 

“知识就是力量”、“科学技术是生产力”,这已是大家的共识。近年来我国的国防实力获得了快速提升,这其中无一不是我们的科技工作者运用科学技术和献身地攻关取得的。我们在与他们共享成功的欢乐的同时,也更加体会到科技兴国、科技强军的重要,以及作为科技工作者的任重而道远!……这里我们从网络选择了几篇有关报导,供老科协朋友们选阅。

新的公式,改变了传统的设立测距雷达站体制。(资料图)

      数学的威力有多大?国防科技大学理学院用实践给出了最好的答案——他们创造性地运用一个个公式、算法、方程,破解制约部队战斗力提升的现实问题,推动了战斗力生成模式转变。

      一个公式改变了一支部队的执勤模式

      “雷达站为什么要建在偏远山区?”最初,当国防科大理学院数学教授提出这个问题时,不免让人觉得有点“太业余”了。

      一般来说,担负测控任务的部队,运用的是“测距+测速”国际通用的测控方法,将雷达站建在大山中正是因为“测距”的需要。

      “如果抛开测距,仅通过测速来定位不行吗?”不行。国际上早有结论:仅凭速度数据无法计算出飞行器的具体位置。

      然而,该院数学教授却“异想天开”:如果能突破这一传统理论,不仅可以改变部队传统的测控方法,还能让官兵搬出偏远山区。

      不久,部队送来一次导弹试验的测量参数,请他们帮助进行数据分析处理。当他们将几组测距、测速数据放到计算机中进行运算时,发现其中一个测距雷达并未测到应该测到的数据。

      怎么办?数学教授们又想到了抛开测距定位的创新思路。于是,他们尝试性地将一个相应的测速参数替代这个测距参数,再算。奇迹出现了——得出了准确的弹道精度。

      举一反三,他们将这一创新成果应用于一支测控部队,改变了传统雷达测控体制。如今,这支部队的测距雷达站全部搬出偏远山区,遂行测控任务时,官兵们只需用一台车载测速雷达到达指定地点就可以了。

中国官方发布的民用卫星高清照片(资料图)

      一个方程将卫星图像质量提高30%

      卫星翱翔太空,需要有一双明察秋毫的慧眼。但以前我国遥感卫星的图像质量却有待改进。

      一个偶然的机会,该校理学院的数学专家了解到这一情况。要解决图像质量问题,首先要了解成像原理。于是,团队成员抱来一大摞成像方面的书籍进行系统学习,又到卫星研制单位、用户单位及各相关部队进行实地调研。渐渐地,他们掌握了遥感成像的原理和特点。

      专家们将卫星图像质量不高的问题,描述成数学语言,并将误差扩散过程转换为一个二维方程,然后对这个方程进行求解,从而使受到噪声斑点污染的图像恢复本来面目。

      理论上看似行得通,实践中却难以实现。攻关一度陷入困境,但他们没有放弃。经过分析他们发现,光学图像处理方法是将噪声斑点抹掉,而雷达图像的噪声斑点抹掉后,图像信息的保真度不高,质量自然也就不清晰,传统的二维方程也就无法求解。

      于是,他们先对二维方程进行改造,建立起一个全新的方程。就是这个方程,一举将图像质量提高了30%,达到国内领先、国际先进水平。

      一个算法挽救一台武器装备

      2008年,某型号装备在演示验证中,目标测量数据出现严重误差,使该型号装备研制陷入困境。

      提起“数据”这个词,研制单位立即想到了该院数据分析技术创新团队。求援电话打过去,3名教授犹如战士接到了出征的命令,立即动身赶赴试验现场。

制导武器开发和应用,都离不开精密的数学算法。(中国军网图片)

      这是一个十分棘手的问题,国内研究单位攻关十余年未能取得突破,国际上也没有现成方法可供参考。

      专家们深知,如果问题得不到解决,装备研制人员多年攻关的成果将功亏一篑。3名数学专家在条件艰苦的试验场安营扎寨,心无旁骛开始攻关。

      60多个日日夜夜,经历数不清的挫折和失败,他们终于从纷繁复杂的数据中,锁定了影响目标测量预报的关键参数,找到了解决问题的突破口,并创造性地提出了一个新的算法,彻底解决了数据预报误差问题,让这台武器装备获得“新生”。

      一个软件将定轨精度提高一个量级

      分布式卫星的定轨精度,是衡量一个国家空间技术发展水平的重要标志。由于我国在这方面起步较晚,定轨精度与国际先进水平相比还有差距。

      为改变这一现状,我国组织多领域专家经过10余年联合攻关,各分系统有关定轨精度的技术指标取得了重大突破。然而,当总体单位将各分系统“组合”起来进行整体试验时,却出现了令专家们惊诧的结果:精度与当初的设计要求相差甚远。

      问题出在哪里?参与联合攻关的该校理学院一位年轻博士突生灵感。经过连续几天的试验数据分析,他隐隐约约地发现:精度误差随着时间呈一定规律性变化。

      他像哥伦布发现新大陆一样兴奋,立即着手进行数据误差分析,并将时间处理程序嵌入到一个相关软件中,经过实验验证后,再用这个改进后的软件进行有关数据处理时,精度完全达到要求。

      研制单位大喜过望,按照他改造的这个软件,用来校准卫星时钟精度和进行卫星轨道参数处理,难题迎刃而解,精度被提升了一个量级。

      近年来,中国卫星和月球探测器定轨精度不断提高,与软件技术进步密不可分。(资料图)

      中国新一代战斗机导弹武器和火控系统战力的提升,都离不开火控软件的编写。(中国军网图片)

      中国新一代打击武器,射程和精度的提高,也都离不开数学。(中国军网图片)

      中国军用通讯和电子战实力的提升,实际上都是不同数学领域的实战化应用。(中国军网图片)

(摘自凤凰网资讯 > 军事 > 中国军情 > 来源:解放军报


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