數學的威力

數學的威力：一個方程提升中國衛星圖像質量30%

2012-04-09 14:22:08

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、演算法、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。

一般來說，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。奇迹出現了——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，從而使受到雜訊斑點污染的圖像恢複本來面目。

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雜訊斑點抹掉，而雷達圖像的雜訊斑點抹掉后，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。

一個演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，經曆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演算法，徹底解決了數據預報誤差問題，讓這台武器裝備獲得「新生」。

一個軟體將定軌精度提高一個量級

分散式衛星的定軌精度，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。

問題出在哪裡？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，經過實驗驗證后，再用這個改進后的軟體進行有關數據處理時，精度完全達到要求。

• [01/20]參考答案
• [01/24]法語中的英語 英語中的法語
• [02/06]測測你的記憶力
• [03/20]關心他和他一塊成長
• [03/29]春天的信息
• [04/11] 數學的威力
• [04/18]男孩成長的煩惱（ZT）
• [04/25]2012 春之續
• [05/16]老子名言一百句
• [08/09]蝶戀花
• [08/09]蝶戀花2
• [09/28]實用英語——看病時用

• 查看：[采采荇的.最新博文]
• 查看：[大家的.最新博文]
• 查看：[大家的.其它日誌]