科技新成果解讀——
    國防科大五大科技創新的背后“秘密”


    2011-09-29 06:02:08 來源:中國軍網-解放軍報

    科研人員做前沿科技實驗

        ●創新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭動力!笆晃濉币詠,國防科大自主創新團隊緊緊抓住戰略機遇期勇于探索,大膽突破,在科研攻關中譜寫出一個個讓世界矚目的創新傳奇。請看——

        讓中國無人車跑出“世界第一”

        今年7月14日,由國防科大自主研制的紅旗HQ3無人駕駛車,歷時3小時22分鐘,完成了從長沙至武漢286公里高速公路的全程無人駕駛實驗,創造了我國地面無人車在復雜交通狀況下自主駕駛里程的新紀錄,其綜合技術性能達到了世界先進水平。

        “沒有自己的無人車,在國際舞臺就沒有平等對話的地位!”回顧我國無人車研制歷程,該校賀漢根教授不會忘記:1996年,在一次無人駕駛技術國際學術會議上,有專家建議多國聯手研制新型無人車,正在國外做訪問學者的賀教授請求參與,某國專家卻以中國沒有無人車為由提出反對。從那時起,賀教授將無人駕駛技術作為重點研究方向;貒,賀教授帶領創新團隊突破一系列關鍵技術,終于在2001年研制出時速達76公里的無人車。

        其時,國外無人車研制也并不順利。有權威專家推論:無人車最高時速將很難突破70公里,因為無人控制系統有200毫秒左右的延時,突破這一速度,車輛將很難控制。賀教授卻想,人類反應速度并不比機器高,可為什么能駕駛高速車輛,世界一級方程式賽車不是還能突破300公里嗎?賀教授發現,人對道路環境感知總是實時的,可適情況作出各種預先反應,如果讓無人駕駛系統能像人類一樣“思考”,問題就有可能被解決。

        他們打破國外控制系統研究的傳統思維,創造性地將智能控制與感知分析系統融合起來,可實時做多任務處理,使無人車“反應遲鈍”的難題迎刃而解。

        如今,賀教授帶領創新團隊已研制成功我國第一臺無人駕駛轎車,目前其最高峰值時速已達到170公里的“世界第一”速度。

        突破“經典”創造全測速定位理論

        測距-測速是確定飛行器空間位置和速度的傳統方法,長期以來此方法被國際上普遍認可和采用。這種傳統方法弊端是需要在地面建許多雷達測控站,且雷達設備體積龐大,承擔測控任務的部隊官兵必須長年在深山中值守維護。

        能否拋開測距,僅通過測速來確定飛行器空間位置呢?國防科大數據技術分析創新團隊專家一次在某測控部隊調研中,提出了這一大膽想法。然而傳統測距-測速定位理論早有結論:僅憑速度數據無法解算出飛行器的位置。

        可是,我國專家的思維并沒有被所謂經典理論所固化,他們經過深入研究和不懈探索,終于發現了一個關鍵點:時間。如果通過連續測定速度,再加入相關算法和程序,便可能找到精確定位的辦法。經過一年多反復推算等技術攻關,他們終于提出了一個新的全測速定位理論,并得出了可以實現全測速定位的核心數學公式,這樣通過測速就可確定飛行器的空間位置。

        新理論在實踐應用后,使系統設備在體積、成本等各方面大幅減少,可以實現車載機動。這一科技創新成果,使部隊戰斗力生成模式發生了巨大轉變。

      專家教授熱心傳道授藝

        全力攻克車軌共振國際性難題

        磁浮列車有著“零高度飛行器”的美譽。然而,當這一新型交通工具走向實際應用時,卻遇到一個令人頭疼的國際性難題——列車在停車和過道岔時,車輛與軌道會產生共振。美國曾出現過剛建好的線路因車軌共振而無法運行,不得不返回實驗室重新研究;而運用其他發達國家高速磁浮技術構建交通線,來解決車軌共振問題,其系統造價又會十分昂貴。

        “絕不能重蹈他們的覆轍!眹揽拼蟠鸥〗煌夹g創新團隊在長達3年實驗與技術攻關中,改變“頭疼醫頭、腳疼醫腳”的傳統思維,在歷經無數次失敗之后,終于發現了車軌振動的問題所在。

        “病根”找到了,“藥方”就好開了?蒲腥藛T從懸浮控制源頭上找到了解決問題的突破口,最終攻克了車軌共振的國際性難題。

        今年2月28日,我國首條中低速磁浮交通運營線路在北京啟動建設,標志我國不久將成為世界上擁有中低速磁浮交通線路的少數國家之一。

        實現超精加工的“納米標準”

        20世紀90年代,國內光學零件制造水平不高,大多采用“手工+機械拋光”的傳統加工技術,對于大口徑、高精度、復雜面形的光學零件我國制造能力有限,許多相關領域的技術進步常常要受困于此。

        新世紀之初,正在做訪問學者的國防科大精密工程創新團隊李圣怡教授了解到,國外一所大學已在研發磁流變加工設備,回校后他便帶領團隊進行潛心研究,終于弄清了磁流變加工技術原理,論證了該技術在光學加工上的優勢。于是,他們決定跳過一、二代的光學零件的制造加工技術,直接瞄準基于可控柔體制造的第三代光學加工方法,研制磁流變加工新技術。

        5年夜以繼日的奮力攻關,使他們終于研制成功我國首臺達到納米精度磁流變拋光裝備。再接再厲,團隊隨后又研制成功離子束打拋光裝備,終于突破了大型光學零件高效、高精度、無損傷制造的技術瓶頸,使我國超高精度光學零件加工進入到納米精度的世界先進水平。

        將光學零件面形精度峰谷值控制在5納米以內。5納米,意味著哪怕一個細菌就會導致整個面形崩潰,只能逐層分子、逐層分子地進行去除加工。國家的需求就是攻關方向,為此創新團隊最終實現了5納米的精度要求。

    對高性能先進技術攻關

        完美解決高速信號系統傳輸難題

        高速信號傳輸是研制超級計算機系統的一項關鍵技術。2008年,國防科大網絡技術創新團隊承擔了研制10萬億比特級IB交換機的攻關任務。在此之前,國內還沒有解決這個關鍵技術的先例,美國也才剛剛做出樣機。

        “10萬億比特級IB交換機設計非常困難,沒有我們的技術支持不可能實現,如果你們堅持采取正交互聯技術方案,也必將以失敗告終”。為驗證外國專家的這一推論,團隊經過試驗發現,按照國際設計規范在正交互聯的結構下確實不能保證10萬億比特級IB交換機信號的傳輸質量。

        怎么辦?是跟在別人后面亦步亦趨,還是闖出自己的技術路線?自主創新,就是要走別人沒走過的路,“他們說不行,我們就做出來看!”

        在無法獲得技術支持的情況下,創新團隊通過深入研究與技術攻關,終于發現了國際設計規范中的一個重要缺陷。于是,他們調整創新思路最終得到了全面的設計規范,其關鍵技術參數遠遠大于國際設計規范的技術指標。在不到一年時間,他們就研制成功了10萬億比特級IB交換機系統,并在“天河一號”超級計算機系統中得到成功應用。

        在前不久召開的一次國際學術交流會上,當初預言他們“必將失敗”的那位外國專家說:“沒有想到你們如此完美地解決了高速信號系統傳輸的難題;沒有想到你們這么快就研制成功了穩定可靠的先進系統。中國人,了不起!”(圖片攝影:何書遠) 

     

     

     

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