《科技创新与品牌》杂志社创新成果

业有界 心无疆

  吴嗣亮,安徽省绩溪县人,北京理工大学信息与电子学部副主任、雷达技术研究所副所长、“信号与信息处理”国家重点学科责任教授,主要从事雷达、航天测控与卫星导航定位等无线电动态定位测量技术研究和人才培养。
  “十一五”以来,他已获国家技术发明奖一等奖、国防科学技术进步奖一等奖、国防技术发明奖一等奖和军队科技进步三等奖各 1 项;获得国防发明专利 48 项(第一发明人 32 项),发表 SCI/EI检索论文 210 余篇;被授予“全国五一劳动奖章”、“全国模范教师”、“国防科技工业有突出贡献中青年专家”、国防科技工业“511 人才工程”学术技术带头人、“北京市师德标兵”等荣誉称号,曾入选教育部跨世纪优秀人才培养计划。

2014年1月10日,荣获国家科技发明一等奖

  “It is like finding a needle in a haystack!(这如同大海捞针一样!)”其中“it”就是指高速交会条件下大范围、高精度相对定位技术,这是一项世界性的难题。
  国际上,2011年9月20日,英、美合作完成了对这一技术的概念验证。而在中国,该技术已成功在海、陆、空、天得到应用。
  2014年1月10日,凭借原始创新、符合国家需求、应用广泛、效益显著,明显优于国际等众多特点,“高速交会目标相对定位测量技术”项目荣获2013年度国家技术发明奖一等奖。
  “激动是肯定的,总算对得起三代人的艰辛付出,对得起大家20多年的努力拼搏。干了这么多年,我们的成果已经在用户中、在部队得到广泛认可,这次获奖是同行专家从另一个角度的肯定,也是国家层面更大范围的认可。”项目完成团队负责人、北京理工大学雷达技术研究所副所长(以下简称“雷达所”)吴嗣亮教授在接受本刊采访时说。
  “针对这样一种高难度条件下目标的高精度测量,传统的方法难以解决,必须从根本上想办法,我们最大的创新是在测量原理和信号处理方法上实现了突破。”吴嗣亮介绍,“这个项目从原理、方法到实现技术,所用的全是我们自己独特的一套思路,完全不同于国外。也正因为这种原始创新,这个项目的主要技术指标才达到了比国外同类技术高出几倍的水平。”

2011年11月2日晚,北京航天城,神舟八号与天宫一号首次交会对接前2小时,吴嗣亮教授(左)与交会对接微波雷达技术负责人、航天二院25所孙武博士(右)在数据判读大厅

  从“新兵”到“尖兵”

  心有多大,舞台就有多大。
  用这句广告词来形容北理工雷达所吴嗣亮团队再合适不过。
  20年,三代人,一个信念,针对国防建设不同时期的切实需求,他们从零开始,将高速交会目标相对定位测量技术的应用范围扩展到了海、陆、空、天。
  早在1992年,雷达所创始人毛二可院士就开始带领团队开展相关技术的研究。在毛二可院士的带领下,团队攻克重重技术难关,用10年时间研制出我国第一型海面高速交会目标相对定位测量系统,于2002年正式交付部队。
  吴嗣亮就是在这段时间到雷达所做博士后研究,师从毛二可院士和韩月秋教授。那是1996年初,项目攻坚阶段。博士时期在现代信号处理理论方面的研究经历帮了吴嗣亮的忙,他引入学术前沿的新理论,使研究工作取得了突破性进展。到1998年吴嗣亮博士后出站留校时,他已经成为这个方向的研究骨干,并长期深耕于此。
  进入新千年,毛院士将更重的担子压给了吴嗣亮,让他在高速交会目标相对定位测量技术方向挑起了大梁。在毛院士、韩月秋、何佩琨、邓次平、周冬友、肖裔山等老先生的支持和帮助下,他带着由刚工作不久的3名年轻教师和十多名研究生组成的一支“新兵”团队肩负起重担。
  在竞争激烈的国防科研领域,依托北京理工大学创立的雷达所,实属“弱势群体”,再加上初挑大梁、新组团队,吴嗣亮面临的压力可想而知。
  面对技术研究,他说,“必须创新,只能创新,才能够有机会”。吴嗣亮强调:“我们要解决的是别人暂时没有能力解决但又确有需求的问题。”
  事实上,也正是创新,帮助他们收获了硕果。伴随研究的持续深入,一种代替“逐点测量、连点成线”的测量新原理和实现该原理的一套测量新方法逐步形成和完善,并用于研制出海、陆、空系列测量装备和我国第一部星载空间目标测量雷达。
  综合考虑国家需求、社会环境,以及团队的研究特点、价值取向、人员构成等因素,吴嗣亮将团队定位为“相关领域学术界与工业界之间的桥梁、学术成果向尖端实用技术的转化器、高层次技术人才的输送器”,充分发挥自身优势。于是,这样一个特殊的团队诞生—他们身处高校,志在军工,既能充分占有和利用高校贴近学术前沿的资源,又积极与国家需求、国防需求紧密结合,游走于学术界和工业界,最终推动学术成果转化为实用技术和产品。
  如今,经过三代人的不懈努力,高速交会目标相对定位测量技术研究已经成为雷达所最富特色的研究方向之一。吴嗣亮教授带领的研究队伍也壮大到40名固定成员,由当年的“技术新兵”成长为“科技尖兵”,凭借“人无我有,人有我优”的创新意识和过硬的技术,在严密的国防科技工业体系中赢得了一席之地,成为国防科研领域响当当的高校团队。

2011年11月28日,北京理工大学校园,神八天宫对接完成后团队老师和部分学生合影

  由一及百,有序生长

  立足国家重大需求,从国防建设的实际需要出发,是吴嗣亮团队开展研究工作的大前提。多年来,他们以此来决定一项研究是否应该开展,也通过这一原则来拓展团队的研究方向。
  如果说靶场测量的需求是高速交会目标相对定位测量技术的由来、发展的基点,那么基于相关技术的不断创新、基于国防领域的不同需求,这一技术已经在吴嗣亮团队的积极推动下生长开来,生发出去,延伸至无线电动态定位测量技术的多个应用领域—

  •航天测控

  曾有一位专家说,航天测控就像人类站在地球上放风筝时手上的一根线,监视并控制着翱翔于太空中的航天器。也就是说,航天器到了天上,需要操作、控制时,航天测控必不可少。做好航天测控,测控应答机是关键。
  2006年起,吴嗣亮带领团队进入航天测控技术研究领域,从研制的第一台测控应答机产品2009年发射入轨工作至今,团队不断发展壮大,已成为推动我国该领域技术进步的一支生力军。
  2013年5月,我国高空科学探测试验任务取得圆满成功,为飞行器引路导航的就是吴嗣亮团队研制出的某体制测控应答机。该应答机需采用一种全新的方式实现对高轨飞行器的高精度实时定位导航,技术指标要求高,尤其是体积、重量和功耗限制严。面对挑战,吴嗣亮教授带领团队扎实工作、锐意创新,突破了多项具有自主知识产权的关键技术,历时5年,研制出指标全面满足要求的产品。为此,他个人和团队分别荣获国家高技术863某重大项目“杰出贡献先进个人”、“杰出贡献团队”。
  与此同时,吴嗣亮团队还完成了二代导航国家重大科技专项的一项攻关课题,率先突破某体制测控关键技术,在航天测控领域首次实现了强干扰条件下宽带混合扩频信号的测距、测速,抗干扰能力和测量精度全面达到工程化要求,为二代导航卫星工程应急测控体制的确立提供了决策依据,为发展新一代军用航天测控技术奠定了基础。目前,团队正在开展该关键技术攻关成果的应用转化,承担着北斗二代导航卫星工程某试验星测控数传一体机的研制任务。
  团队还解决了大范围、高动态场景下宽带无线测量链路的高精度双向同步模拟难题,研制出我国第一型航天测控通用动态信道模拟器,相比国外禁运产品,性能高出一个数量级。该成果为我国航天工程提供了测控应答机与地面站的双向动态对接试验手段,产品已有军方和多个相关工业厂所采购,在多个航天型号的天地测控对接试验中起到重要作用。

  •卫星导航

  敢想别人不敢想的,敢做别人不敢做的,正是这份精神,帮助吴嗣亮团队在军用卫星导航接收机领域开辟了一片新的天地。
  2006年底,军方要通过“实物比测”遴选军用北斗卫星导航接收机高动态、抗干扰关键技术攻关单位。
  当时,团队在这一领域刚起步,技术积累相对欠缺,研究基础相对薄弱,劣势明显。但在九天九夜的攻坚战役中,团队发挥“新兵”思想不受束缚的优势,凭借创新技术硬是从“老兵”们碗里分了一杯羹。
  三年后,在另一场同类型“战役”中,吴嗣亮提出要通过系统化、实用化学术界的相关前沿理论成果,来实现核心技术跨越式突破。当时团队中所有人都觉得太冒险,而且进度也难保证,但是吴嗣亮详细分析可行性后告诉大家:“如果沿用常规方法,大家都照着国外公开的路子走,尽管可以达到基本要求,但是很难形成特色和优势,更不可能超越国外。我们要做就要做到最好,要做就做这个领域的技术引领者”。最终,团队在吴嗣亮的激励和带领之下,依靠技术自主创新取得了遥遥领先的成绩。
  至今,团队这方面的技术水平在国内依然有很大的领先优势,研制的多款机载、弹载、车载军用北斗卫星导航接收机已用于我军多型主战装备,促进了抗干扰卫星导航定位技术的显著进步。

  载人航天

  助力“天神对接”,是高速交会目标相对定位测量技术在载人航天交会对接测量上的一项推广应用,也因此而广受瞩目,广为人知。但其背后的故事,却少有人了解。
  时间回到2003年,鉴于毛二可院士领导的雷达所在特种测量雷达方面的良好技术积累,吴嗣亮团队接到了交会对接微波测量雷达技术中关键的信号处理机研制任务。
  但直到2009年初,载人航天工程才将微波雷达作为测量手段纳入研制计划。在没有“名分”的这6年,他们只能在整机单位有限的自筹经费支持下,凭着信念苦心坚持,硬是顶住压力,攻克了原理样机、工程样机等一轮轮难关。
  伴随“名分”而来的,是更大的压力和挑战—根据研制计划,留给团队走完初样电性件、鉴定件到正样件全流程的时间已不到两年。
  接下来,“五加二、白加黑”成为工作常态,回家成为奢侈的事儿。“本来这种任务给高校的机会就很少,现在机会来了,我们必须振奋精神把握住。更重要的是,打上天的东西没有任何补救的机会,我们必须一次成功,力争完美。”他们认真执行航天工业相关管理办法,高标准、严要求,技术上不放过任何疑点,实实在在打好“归零”战,最后终于在不到两年时间里走完了工程化的全过程,保证了“天神对接”的完美实现。
  首次交会对接测量任务的圆满完成,确立了北理工雷达所在空间合作目标无线电相对定位测量技术领域的独特地位。团队因此荣获军队科技进步一等奖和“载人航天交会对接微波雷达研制突出贡献单位”。
  此后,载人航天交会对接微波雷达信号处理机与应答机信号处理机,同样圆满完成了神九、神十与天宫一号的历次空间交会对接任务,为载人航天工程和探月工程后续交会对接测量雷达研制奠定了技术基础。
  此外,团队还将高速交会目标相对定位测量技术推广到航天器自主威胁感知,研制出我国第一部星载告警雷达,用于成功完成我国首次航天器在轨自主防撞等技术验证试验,“为空间飞行器提供了一种对逼近或悬停伴飞物体的球空间全向覆盖自主探测告警手段”,推动了我国空间平台自主安全防护技术和天基空间非合作目标雷达探测定位技术的进步。
  现在,聚焦在无线电动态定位测量技术方向,针对国防建设不同时期的需求,吴嗣亮团队正不断开展新的研究。

  领导者的力量

  强将手下无弱兵,领导者的风格影响着团队的工作作风。而一个团队能走多远,很大程度上取决于领导者的眼界有多宽。如今吴嗣亮团队响当当的名号,离不开毛二可院士等老一辈科研工作者的薪火相传,离不开吴嗣亮这个带头人的眼界与修为。
  从东北重型机械学院(现在的燕山大学)自动检测技术专业毕业后留校任教;两年后攻读燕山大学工业自动化专业的硕士学位,从事控制理论方面的课题研究;再次留校后,从事教学和计算机测控技术的工程应用研究;三年后,再次离开工作岗位,北上攻读哈工大电磁测量技术及仪器专业博士学位,从事现代信号处理理论方面的课题研究和计算机测控技术应用研究;博士毕业后投身北理工电子学与通信博士后流动站,师从毛二可院士和韩月秋教授从事雷达技术研究……
  这是一份说起来都要花些时间的成长历程,可以想象真正经历过的人付出了怎样的勇气和努力。多个专业学科转换,求学与工作交替,理论研究与工程实践交替,吴嗣亮几次进入完全陌生的领域,一切从头开始。他要比别人付出更多的努力,且这付出不知何时才能得到回报。但他选择坚持,逼着自己不断丰富起来。最终,成就了与众不同的吴嗣亮。
  不同学科知识的融会贯通,不同研究方法和思维方式的交叉碰撞,带给他各种新的解决问题的思路,更帮助他在需要多学科支撑的系统性项目研究过程中脱颖而出。研究中,他善于将各个学科的研究方法综合运用,总能另辟蹊径,找到好的解决办法。“做成一个成熟的、稳定可靠的、实用好用的产品,一定是多学科知识和技术支撑的结果。”
  同时,作为一个领导者,他凭借丰富、全面的多学科知识,也能更好地把控整个项目和产品的研发过程,对团队成员的指点也能准确到位。
  吴嗣亮是个务实的人,注重实干,话不多,简练精干,点到即止。但谈到前辈和后辈的话题,寡言的吴嗣亮话多了起来,声音和表情都变得更加丰富。
  “毛二可院士是我博士后的导师,在2009年之前,我们一直在一起工作,他对我的影响很大。毛先生是一个对新鲜事物充满好奇的人,对于新鲜的东西,他都非常愿意去尝试,这是他最大的特点。”
  “毛先生做人谦虚谨慎,做事也是亲力亲为。项目开始阶段,团队能够顶着重重压力坚持不懈,毛先生是主心骨。”
  2013年,吴嗣亮在团队内部管理制度上做了很大调整,一改往日事无巨细的管理作风,当起了“甩手掌柜”。“这也是受毛先生影响。去年有一天,我突然意识到,当年我像他们这么大的时候,毛先生已经放手让我们自主干了,所以我们才能那么快地成长,才有今天雷达所各具特色和优势的三个团队。为此,我也学着放手,多给年轻人自己做主的机会,让他们学着担责任,哪怕走点弯路,犯点错误。”吴嗣亮说,这一年多下来效果还不错,大家的主动性和积极性都调动起来了。
  细节上放手,大方向上的把握却丝毫没有松懈。吴嗣亮现在担心的,是以学术论文为核心指标的人才评价体系下团队年轻人发展空间受限的问题,这将影响到团队的长期发展。“他们处在现在的环境里,学术地位的提升较难,要承受的压力和诱惑都比我们当时大得多,要留住优秀的年轻人长期坚持下去很难。”
  吴嗣亮总在鼓励年轻人坚持自己的心,找到自己想做的事情,认为对的就摆正心态一直坚持下去,“不要在意别人怎么看,不要在意一时的得失”。他认为,我国以“两弹一星”元勋为代表的老一辈国防科技工作者国家利益至上、默默奉献的精神永远值得学习。
  同时,他也想尽办法为年轻人提供成长的平台。他希望能够通过团队的健康发展,帮助年轻人在解决国家需求、引领技术发展、推动相关行业技术进步中获得满足和成就感,实现自我价值。
  “敢为人先”,是吴嗣亮多年来得到最多的一个评价,另一个普遍评价是“特别能吃苦,特别能熬夜,特别能坚持”。在这些评价背后,我们看到了他的执着坚毅,他的创新图强。一份果敢,一份坚持,为吴嗣亮的成长涂抹上了绚丽的色彩,助他走出了宽广、厚重的人生。
  同样是这份果敢和坚持,帮助吴嗣亮团队成为国防科研领域一把尖刀,纵情海陆空天,披荆斩棘,无往不利。但他们的雄心不止于此,苍茫太空、莽莽大地、无垠深海,到处都是计划中的舞台,到处都蕴含着无限的可能。业有界,心无疆。虽千万人,吾往矣!