·豬鋼鬃·
摘抄學習軍政知識
數學的威力：一個方程提升中國衛星圖像質量30%
2012年04月
來源：解放軍報
近年來，中國衛星和月球探測器定軌精度不斷提高，與軟件技術進步密不可分。中國新一代戰鬥機導彈武器和火控係統戰力的提升，都離不開火控軟件的編寫。中國新一代打擊武器，射程和精度的提高，也都離不開數學。中國軍用通訊和電子戰實力的提升，實際上都是不同數學領域的實戰化應用。
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，破解製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
“雷達站為什麽要建在偏遠山區？”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。
怎麽辦？數學教授們又想到了拋開測距定位的創新思路。於是，他們嚐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製。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，官兵們隻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麵的書籍進行係統學習，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汙染的圖像恢複本來麵目。
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”。
一個軟件將定軌精度提高一個量級
分布式衛星的定軌精度，是衡量一個國家空間技術發展水平的重要標誌。由於我國在這方麵起步較晚，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，各分係統有關定軌精度的技術指標取得了重大突破。然而，當總體單位將各分係統“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。
問題出在哪裏？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件中，經過實驗驗證後，再用這個改進後的軟件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件，用來校準衛星時鍾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。
