逐夢空天 創(chuàng)新無限——第二屆“空天杯”全國創(chuàng)新創(chuàng)意大賽決賽側記
發(fā)布日期： 2019-09-23 供稿：解放軍報
編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數(shù)：原文標題：逐夢空天 創(chuàng)新無限——第二屆“空天杯”全國創(chuàng)新創(chuàng)意大賽決賽側記
原文鏈接：http://www.81.cn/jfjbmap/content/2019-09/20/content_243754.htm
會飛會鉆會爬墻的“蜘蛛俠”,、能在空中懸停的撲翼“大昆蟲”、超長續(xù)航的炮射無人機“閃電鳥”,、瞬間洞察秋毫的“智慧眼”……8月下旬,，在湖南長沙舉辦的第二屆“空天杯”全國創(chuàng)新創(chuàng)意大賽決賽現(xiàn)場，來自全國29所高校和科研機構提交的50件決賽作品,，一一展現(xiàn)在評審專家和觀眾面前,。
本屆大賽由國防科技工業(yè)空天防御創(chuàng)新中心、中國宇航學會和國防科技大學電子科學學院聯(lián)合主辦,，共設“飛行器創(chuàng)新創(chuàng)意設計”“探測識別算法挑戰(zhàn)”“防御體系創(chuàng)新構想”等3個專題,，吸引了來自全國高校和科研機構的215支代表隊近千名選手參賽,。大賽旨在為航空領域的優(yōu)秀人才搭建一個創(chuàng)新平臺，促進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng),。經(jīng)3名“兩院”院士,、近40名資深專家對入圍決賽的作品進行嚴格評審，共有18件作品分別獲得一,、二,、三等獎。
異想天開的創(chuàng)新思路,、奇特巧妙的結構設計,、顛覆傳統(tǒng)的技術探索，再次印證了愛因斯坦的那句話：“想象力比知識更重要,?！毕旅婢妥屛覀円黄饋砀惺芤幌卤緦谩翱仗毂比珖鴦?chuàng)新創(chuàng)意大賽。
飛行器創(chuàng)新設計令人“腦洞大開”
無人機在飛行途中撞到墻壁,，會產(chǎn)生什么結果,？不用說，當然是機毀墻損,，釀成事故,。
現(xiàn)在，這一傳統(tǒng)認知需要改變了,。在第二屆“空天杯”全國創(chuàng)新創(chuàng)意大賽決賽現(xiàn)場,，北京航空航天大學潘佳義等3名參賽選手帶來的“跨維度飛行機器人”，則不會出現(xiàn)這種情況,。它在飛行過程中一旦遇到墻體,，即可自動減速、貼近墻面,，轉換為爬行模式,，這讓現(xiàn)場的評審專家和觀眾無不稱奇。
這款能飛又能爬的飛行機器人,，其奧秘就在于具有“跨維度運動”的特殊功能,。大家知道，普通的飛行器只能在空中飛行,，不能在墻面等不同空間表面運動,，執(zhí)行多樣化任務能力受限。突破無人飛行器的運動維度,，關鍵是要讓無人飛行器能在不同維度環(huán)境中,，實現(xiàn)運動模態(tài)的自動轉換和自動控制。潘佳義等參賽選手自主研發(fā)出一種基于矢量推力的運動控制算法，圍繞該算法設計出完整的硬件控制平臺,、軟件系統(tǒng),、機械結構和遠程控制終端，最終研制成功了這款“跨維度飛行機器人”,，有效拓展了無人飛行器的應用領域,。
與“跨維度飛行機器人”有著異曲同工之妙的，還有南京航空航天大學劉坤等5名參賽選手設計的“仿昆蟲可懸停撲翼飛行器”,。這款像昆蟲一樣通過撲翼運動飛行的飛行器，最大特點是具有空中懸停功能,。
有關專家告訴記者,，撲翼飛行器空中懸停是業(yè)內(nèi)公認的一大技術難題，迄今為止全球能研制出可懸停撲翼飛行器的研究團隊屈指可數(shù),。然而,，參加這屆大賽的5名年輕人通過在動力、結構和控制等方面的一系列創(chuàng)新設計,，實現(xiàn)了飛行器垂直,、偏航、俯仰,、滾轉,、懸停的靈活控制與自主飛行，還能搭載有關機載設備,，展現(xiàn)出廣泛的應用前景,。
“沒有做不到，只有想不到,?！痹诒緦么筚愔校幌盗行路f獨特的飛行器創(chuàng)新創(chuàng)意設計,，打破了人們對無人飛行器的傳統(tǒng)認知,，令人“腦洞大開”。
探測識別算法敢于挑戰(zhàn)“不可能”
“探測識別算法挑戰(zhàn)”是本屆大賽新增的一項競賽內(nèi)容,。命題面向低空無人機探測難點問題,，要求參賽者圍繞目標檢測、跟蹤與識別算法進行創(chuàng)新設計,。這個技術難度大,、挑戰(zhàn)性強的競賽項目，一共吸引了90支隊伍報名參賽,，在沒有硝煙的戰(zhàn)場上展開了一場智力大比拼,。
在精彩紛呈的創(chuàng)新作品中，由國防科技大學宋永坤等5名參賽選手完成的“雷達對弱小目標檢測跟蹤”創(chuàng)新作品，受到評審專家的格外青睞,。因為,，對低空弱小目標檢測跟蹤一直是雷達信號處理的一大難點和研究熱點。在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中,，武裝直升機,、巡航導彈等武器裝備具有飛行高度低、速度慢,、雷達反射截面積小等特點,，使其雷達回波常常淹沒在極強的地物雜波中，檢測跟蹤的難度極大,。
“參賽不是目的,，創(chuàng)新才是根本?！彼斡览ふf,，報名參賽就是要利用這個創(chuàng)新平臺，探索解決實際問題,。為此,，宋永坤等5名參賽選手針對傳統(tǒng)的“相參積累算法”無法處理具有加速度目標的問題，創(chuàng)新性地提出了一套“距離－速度－加速度相參積累方法”,，可最大程度地改善系統(tǒng)信噪比,，提高小目標檢測概率。在線實測結果證明了這一創(chuàng)新成果的有效性,，不僅能以較高檢測概率捕獲到復雜場景下的弱小目標,，而且具有極高的計算效率。
來自國防科技大學的另一件參賽作品“紅外小目標檢測與跟蹤算法設計”,，則圍繞傳感器虛警高,、抖動和目標坐標系不統(tǒng)一等6個技術難題，提出了“基于雙閾值幀差法”的目標檢測方法,，極大地提高了目標軌跡連續(xù)性,，較好解決了在復雜環(huán)境下的目標檢測與跟蹤問題。其算法有望在多種嵌入式偵察設備中推廣應用,，提升武器裝備的技術性能,。
有關專家指出，本競賽單元命題來自探測識別算法領域的挑戰(zhàn)性問題,，從提交的參賽作品來看,，效果超出預期，顯示出參賽選手扎實的專業(yè)基礎和突出的創(chuàng)新能力,。一些算法根據(jù)裝備需求定制后,，可迅速投入實際應用，提升裝備對“低慢小”目標探測的性能。
“空天防御構想”激發(fā)出創(chuàng)新靈感
“構建陸,、海,、空、天多層防御體系,；構建物理防御,、電磁防御、網(wǎng)絡防御多域協(xié)同防御系統(tǒng)……”在“防御體系創(chuàng)新構想”專題評審現(xiàn)場,，這些充滿創(chuàng)新思維,、具有獨到見解的空天防御體系構想，給人們展現(xiàn)出一幅幅未來空天防御的新畫面,。
針對空天領域面臨的多種安全威脅,，本屆大賽設置了“空天防御體系創(chuàng)新”的命題。大賽組委會原本以為這個命題過于“高大上”,，會讓這些年輕參賽者望而卻步。令他們沒有想到的是,，該命題共收到27件參賽作品,，選題涉及太空衛(wèi)星武器防御、高功率微波武器防御,、高超聲速飛行器防御和無人機集群防御等前沿領域,，且大多數(shù)參賽作品具有較高技術含量和可操作性。這讓許多評審專家驚詫不已,。
北京理工大學李佳麗等5名參賽選手提交的“智能化多層多域集群防御系統(tǒng)”,，針對高超聲速飛行器集群、無人機集群殺傷與干擾等新型威脅,，應用信息融合,、智能學習等新技術，提出融合電子,、網(wǎng)絡,、人工智能等技術，提升傳統(tǒng)防御力量,，著力增強空天防御系統(tǒng)信息化,、網(wǎng)絡化、智能化水平,，向人們展現(xiàn)出智能化多層多域集群防御的新構想,。來自上海衛(wèi)星工程研究所的周春華等4名參賽者，則針對當前設計飛行器大多沒有考慮面向空天防御的問題,，提出了加強空天飛行器負載防御系統(tǒng)研究的新思路,，設計出集網(wǎng)捕、抓獲和干擾功能于一體的“空天智能機械手防御系統(tǒng)”，構建起一個飛行器負載系統(tǒng)的空中交互防御體系,，具有結構簡單,、機械集成度高、環(huán)境適應性強的特點,，作為一種高效驅動,、穩(wěn)定可靠的空天智能防御利器雛形，為未來開展空天飛行器負載防御系統(tǒng)研究開辟了一條新途徑,。
逐夢空天,，創(chuàng)新無限。本屆“空天杯”全國創(chuàng)新創(chuàng)意大賽,，為航空航天領域優(yōu)秀人才搭建起一個創(chuàng)新實踐,、學習交流的平臺。今天播撒的創(chuàng)新種子,，未來有望結出豐碩的創(chuàng)新之果,。
分享到：