学霸的军工科研系统 学霸的军工科研系统 第62节

  几小时后。

  常浩南看着已经被自己用红蓝铅笔做满标记的信纸，以及旁边写的满满当当的笔记本，喝掉了保温杯中最后一口苦得发涩的茶水。

  只能说徐洋不愧是ucb归国的博士，又亲自参与了差分进化算法的开发过程。

  就对方表现出来的这个能力水平，说她有个跟自己同款的系统似乎也不是特别夸张。

  举一反三的能力相当强悍。

  这封信的内容说起来并不算复杂：

  徐洋在看过常浩南对差分进化算法的改进之后，提出了一个新的思路，想要就这个思路跟后者探讨一下可行性以及应用前景。

  简单来说，滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施，对于一切需要发射电磁信号的行为而言，几乎都是一个必不可少的过程。

  实际上，高中数学学过的最小二乘法就是一种经典的滤波方法，但是由于只考虑了测量和状态之间的关系，这种方法的稳定性不好。

  后来，针对噪声服从高斯分布的线性系统诞生了卡尔曼滤波法，由于其高效性和准确性，很快成为了工程中应用最广泛的滤波方法之一。

  但因为最开始的卡尔曼滤波法只适用于线性系统，因此后来又有很多人在此基础上进行了一定扩展，以使这种广受好评的滤波算法也可以用于非线性系统中。

  其中最典型的一种便是扩展卡尔曼滤波算法（ekf），也就是先用泰勒级数将系统方程展开，忽略二阶以及二阶以上的高阶项，此时非线性系统已接近线性形式，再利用标准卡尔曼滤波算法对系统的状态进行估计。

  显然，ekf算法的计算量并不大，实现起来也并不困难，但ekf对强非线性系统容易产生严重的震荡，甚至是发散。

  到了90年代中期这会，工程界已经基本看到了ekf算法的极限，开始琢磨对ekf算法进行改进，或者创造一种新的卡尔曼滤波算法出来。

  而徐洋提出的这种新算法则是在滤波之前先使用一种经过改进的差分进化算法对过程噪声的方差进行选择，大大减小了状态估计偏差，可以凭借略大于传统ekf算法的计算量达到远远超出ekf算法的精度。

  作为一个航空工程师，常浩南此前对于滤波算法的认识仅限于应用层面，对于基础原理了解并不算深刻，但如果只看通过差分进化算法对过程噪声进行择优的过程，应该是没问题的。

  抬起头看了看已经泛起鱼肚白的地平线，刚刚被浓茶压制的倦意终于涌了上来。

  常浩南决定休息一会之后去找几本书完整地研究一下再做答复。

  一方面，对涡喷14压气机叶片外形设计的优化工作刚刚开始，这个阶段的大部分工作是由606所的工程师完成的。况且因为系统的存在，常浩南写出的代码只要思路正确，就不需要debug，这项羡煞无数程序员的能力决定了他耗时最多的部分并不是编程，而是等待计算结果，所以有足够的时间去做这件事。

  另一方面，徐洋拿出来的这个算法虽然对眼下的发动机改进没什么作用，但却是精确制导武器捷联导引头、雷达数据链、导弹惯导系统解算等一系列技术的基础，这些都与常浩南之前对进度比较悲观的仿制a弹——霹雳11半主动雷达制导空空导弹密切相关。

  有机无弹，一样无法形成战斗力。

  如果真能实现，对于解决困扰其许久的靶试精度不足问题或许会有很大帮助。

  简直是瞌睡来了送枕头。

  “或许八三工程的武器系统也能在今年以内看到希望……”

  这是常浩南在入睡之前的最后一个念头。

  ……

  第二天早上，常浩南洗漱之后便离开宿舍，准备直奔图书馆，借上一些资料之后继续研究徐洋提出的那个思路。

  尤其是后半段与卡尔曼滤波有关的部分。

  但满怀着期待在出门的时候正好遇到了同样刚刚打开房间门的姚梦娜。

  二人对视了一眼。

  “常组长怎么也出门这么晚啊？不用提前去准备会议材料么？”

  姚梦娜把门锁好，语气中带着几分调笑的意味。

  听到这句话之后的常浩南愣了一下，然后重重地拍了一下自己的额头。

  管理者的身份是需要适应的，当了几十年螺丝钉的他在这方面本来就经验不足，再加上看了一晚上信件导致脑子里全都是算法相关的东西，导致他差点就忘了今天早上开会的事情。

  这个会甚至还是昨晚上他自己提出要开的。

  好在今天出门的时候被姚梦娜提醒了一下，加上整个任务分配流程都在常浩南的脑子里，所以还不至于耽误大事。

  不过他还是控制住没有表现出懊恼的情绪，只是用了吸了一口气，然后指了指自己的脑袋。

  “不用，知识都在脑子里装着，到那直接开始分配任务就行。”

  ……

  不过，最后这场早会的持续时间还是超出了常浩南的估计。

  一直到午饭时间之后，他才从图书馆找到想要的资料，回到计算中心专门给他腾出来的一间机房中。

  在已经明确地知道思路可行的情况下，常浩南甚至无需动用系统，他很快从接出来的一摞资料里面找到了自己想要的部分。

  实际上，以目前的系统等级，也没办法同时进行两个项目，所以这次只能靠他自己了。

  又是几乎一整个下午的时间，常浩南几乎一直在草稿纸上进行着思路分析和计算。

  “常……”

  当姚梦娜推门进来准备叫他去吃晚饭的时候，只看到了一个正在奋笔疾书的背影。

  迟疑片刻之后，她抿了抿嘴，轻轻地重新把门关上。

  此时常浩南已经完成了整个演算过程，从旁边抽出了一摞信纸准备写回信。

  刚刚那些草稿纸上面颇为潦草的内容，哪怕让他自己第二天去看，恐怕都未必看得懂。

  在原本的时间线上，为了解决ekf算法线性截断误差大的问题发展出的产物是无迹卡尔曼滤波算法（ukf）。

  常浩南本来的想法是用这种算法与徐洋提出的噪声方差寻优结合，应该会是信息提取领域中一个相当重要的突破。

  但随着对算法了解的深入，他发现ukf算法在理论上的数学推导过程并不严密，并且经过几次计算模拟之后证明在高维状态下的数值仍然不够稳定。

  而在刚刚对卡尔曼滤波法进行学习和研究的过程中，某个瞬间的灵光一闪让他有了个更加精妙的思路：

  “惠书敬悉，利用改进的差分进化算法使过程噪声矩阵的方差阵自动进行调整的思路相当新颖，经过数值模拟计算后也证明其具有较好的估计精度，但ekf滤波算法本身仍然存在部分问题……”

  “由于ekf需要求取雅克比矩阵，所以对于非线性函数的具体形式必须确切知道，而无法做到黑盒封装。”

  “由于在许多实际问题中状态方程以及观测方程的非线性函数的导数无法求取，所以很难求取雅克比矩阵。”

  “……”

  “可以根据贝叶斯理论和 spherical-radial cubature规则，将笛卡尔坐标系下的积分转化为球面-径向积分，利用一组确定性采样点，通过非线性方程的传播来进行状态估计，其具体步骤如下：”

  “第一步：确定滤波初值：x0=e（x），p0=e[（x0-x0）（x0-x0）^t ]……”

  “第二步，计算k-1时刻的容积点，p（k-1|k-1）=s（k-1）s（k-1）^t，其中s（k-1）通过p（k-1|k-1）的乔列斯基分解得到，对于容积卡尔曼滤波算法，点集ξ及相应的权值为……”

  时间一分一秒过去，刚开始的时候，常浩南还需要写一会就停下了思索一会，但随着计算过程的进行，他的整个思路变得越来越流畅，似乎进入了某种类似“心流”的状态。

  以至于当他终于在信纸最后写下“匆此先复，余容后禀”并签上自己的大名之后，才看到旁边桌子上不知道谁打包回来的晚饭。

  “我以前一直以为废寝忘食是个修辞手法来着……”

  常浩南想到昨天晚上忘了睡觉和今天晚上忘了吃饭的自己，笑着摇摇头，然后把信纸叠好放到了一边。

  在打开饭盒的时候，他顺便看了一眼自己的系统面板，然后愣在了原地。

  【科研点数：110

  理论水平：lv2（500/10000）

  工程经验：lv1（270/1000）

  管理能力：lv1（100/1000）

  综合能力：lv1

  正在进展的项目：1

  可以开展的项目：0】

  因为这是自从他重生以来，【理论水平】这一项的经验第一次增长。

  而且一次就是500点！

  要知道，他手头写出来的这些东西，甚至还没给第二个人看过，也还没有产生任何实际影响。

  “看来我这次好像是整了个不得了的大活啊……”

  常浩南靠在椅背上，把一次性筷子掰开，揉着有些发酸的后颈自言自语道。

  刚才在路上开车发晚了，我之前一直以为ukf算法是2000年提出的，结果今天看到是1991年就提出了，所以后面关于卡尔曼滤波法改进的剧情都要调整，不过现在细纲已经重新理顺，没问题了。

  第92章 塞翁失马

  在常浩南思索有关卡尔曼滤波算法的改进思路的时候，整个八三工程的项目组当然也并没有闲着，而是按照他的部署紧锣密鼓地开始了有关弯掠叶片对扩压叶栅内流动分离情况影响的研究。

  因为已经有了成熟的思路和研究方法，因此整个过程并没有太多需要灵光一闪的部分，主要是按部就班，以及认真细致。

  在常浩南和整个数字化设计组的帮助下，如静压分布、极限流谱等试验的效率大大增加，由于能够利用仿真模拟手段对结果，或者至少结果的变化趋势进行预估，因此需要实际进行的试验数量相比以前几乎减少了一个数量级。

  但即便如此，毕竟每一次实验都需要410厂那边先把所需要的压气机叶片给实际造出来，因此对于整个发动机的改进工作仍然不可能一蹴而就地完成。

  当然，对于已经习惯了以年为计算单位进行工作的606所方面而言，这个工作进度已经几乎像是做梦一样了，就连阎忠诚都对试验进程的顺利程度感到震惊。

  总之，根据常浩南自己一开始的预估，大概需要二十天左右能够拿出改进方案。

  如果不是第一周结束时，姚梦娜无意中看到了一篇来自《航空学报》上面的文章的话。

  ……

  时间回到常浩南还没有加入八三工程课题组的时候。

  在距离盛京500多公里外的冰城。

  博士生张东林正在冰城工业大学的航空动力实验室里面利用经典的rotor37叶片进行叶尖间隙高度对流场影响的研究。

  实际上跟常浩南正在进行的项目差不多，只不过研究的内容相对比较粗糙。

  而且因为缺少模拟手段的支持，他们课题组的研究方法仍然以传统的大范围实验为主，再加上经费也并不是很充足，因此效率并不高。

  “师兄，实验室那边又停电了。”

  张东林的师弟鼓着腮帮子，一脸郁闷地推开了办公室的门。

  “我知道。”张东林指了指办公室里面已经因为断电而关机的两台电脑：“不过也没办法，只能等了。”

  对于90年代中期的华夏来说，电力不足仍然是一个困扰着全社会的重大问题。

  实际上一直到大概2010年左右，对于很多非一线城市来说，居民区供电因为电力不足而中断仍然是一个比较常见的事情。