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            雷達“裁判長”保錚

            2014-04-04來源: 中國科學報瀏覽次數:

            “老科學家學術成長資料采集工程”系列報道23

            保錚,電子學家,1927年12月1日出生于江蘇南通,1953年畢業于解放軍通信工程學院(現西安電子科技大學),師從畢德顯,是中國第一屆雷達畢業生。1991年當選為中國科學院學部委員。1984~1992年任西安電子科技大學校長,長期從事雷達與信號處理的教學與科研工作。

            1971年發明了埋地電力電纜故障點測定的“沖擊閃絡法”,解決了電力部門的一大難題。1974年領導成立雷達信號處理研究小組,在國內率先開展數字信號處理的理論研究和應用工作,并系統地開展了雷達信號處理的理論和實際研究。1976年研制成的數字式動目標顯示器,對推動數字技術在國內雷達中的應用起到積極作用。1990年以來,在機載預警雷達空時二維信號處理、雷達成像和目標識別等方面的研究均取得重大進展。保錚取得的開拓性的研究成果廣泛應用于中國大量雷達武器裝備中,為中國雷達技術的進步和發展作出了歷史性的杰出貢獻。

            雷達“裁判長”保錚

            ■ 劉  洋 黃麗萍

             

            作為中國雷達界的專家,保錚參與了大量重要雷達裝備的技術咨詢、方案論證和技術把關工作。他始終本著實事求是、求真務實、對國家高度負責的精神,不回避問題,提出了大量寶貴的意見和建議,受到了雷達界同行的高度贊譽,被稱為最值得尊敬和信賴的“裁判長”。

            伴隨重點實驗室的成長,保錚逐漸形成“頂天立地”的理念?!绊斕臁?,就是要走在國際學科發展趨勢的前沿?!傲⒌亍?,就是要從國家的實際需要出發,為國家建設真正發揮作用。

            遇上恩師畢德顯

            保錚于1927年出生于南通市一個書香門第。他的求學時代正趕上抗日戰爭全面爆發,戰亂中顛沛流離的生活,再加上體弱多病,以至于他的小學、初中、高中都沒有過完整的學業。就讀于南通中學期間,在陸頌石等名師的影響下,保錚對數學、物理產生極大興趣,并有了“科學救國”的思想。1949年南通解放,保錚報考了大連大學、清華大學、上海交通大學、唐山工學院4所院校,均被錄取。權衡之下,保錚選擇了中國共產黨新創辦的大連大學。

            在大連大學,保錚遇到了對他人生影響深遠的恩師畢德顯。當時,41歲的畢德顯任大連大學電訊系主任,由于其淵博的學識、高尚品德和嚴謹的治學風范,全校師生對畢老師都十分敬佩。

            保錚曾經在養病期間自學過物理和微積分,但是聽了畢老師的課程后,感受到畢老師對問題闡述深刻,體會到了很多自學時理解不到的新知識,有大開眼界之感。

            保錚擔任畢德顯講授的普通物理和電磁場理論課程的課代表,這樣有了更多和畢老師交流接觸的機會。畢老師待人親切,對待學生沒有架子,積極參與學生討論,善于啟發學生思路。這種教學方式,極大地激發了保錚的學習興趣,培養了他透過事物表面現象看透本質的思維習慣。

            1952年初,在畢德顯的帶領下,大連大學工學院電訊系師生遠赴塞外張家口,并入軍委工程學校(后改稱為中國人民解放軍通信工程學院,是現西安電子科技大學前身)。保錚光榮參軍,成為新成立雷達系的第一屆學生。1953年7月,保錚在以優異的成績畢業并留校工作。在畢德顯的安排下,保錚在輔導幾門課程的同時,還用約一半的時間到實驗室工作。

            那時中國的電子工業處于一窮二白的境況,雷達研究所需的微波和脈沖儀器要靠教師親手制作。當時有的示波器頻帶只有500千赫,而雷達需要有幾兆赫的帶寬,保錚在實驗室參與制作5兆赫示波器的電子開關。通過一年多的努力,實驗室初具規模,同時也鍛煉了保錚的動手能力,為以后的科研工作打下了堅實的基礎。

            在實驗室工作約一年后,保錚擔任起全職輔導。畢德顯要求保錚熟悉整個雷達專業教學工作,把幾乎所有的雷達課程均輔導或講授一遍,這促使保錚全面掌握了整個雷達專業課程知識。當時國內的學術環境相對封閉,但是畢德顯非常注意學科的前沿發展,組織了“信息論”討論班。信息論是由美國科學家香農(Shannon)1948年提出后才興起的新領域,畢德顯于1956年開始跟蹤研究這個新領域。保錚參加了信息論研究小組,不僅開拓了眼界,了解了學科前沿,更從畢德顯身上學到了做科研的思路和方法。1956年,在畢德顯的鼓勵下,保錚在《電信科學》上發表了《有干擾時通信體系的極限通信能力》一文,在當時屬于比較前沿的研究。

            畢德顯對保錚的影響是至深至遠的。后來保錚1984年被任命為西北電訊工程學院(現為西安電子科技大學)院長,畢德顯鼓勵保錚“要以工作為重,勇于把擔子挑起來,依靠組織,依靠群眾,努力開創學校的新局面”。也是在畢德顯的推薦下,1991年保錚當選中國科學院技術科學部學部委員。

            “文革”中的“電纜神探”

            “文革”時期,還不到40歲的保錚被打成“反動學術權威”,理由之一是他編的教材是美帝蘇修的混合體。1970年9月底,剛從“牛棚”出來不久、被打入“另冊”的保錚到關中供電局電纜班接受“再教育”,竟意外促成他發明埋地電力電纜故障測試儀,解決了一個困擾電力部門多年的大難題。

            保錚在電纜班跟隨工人師傅檢修埋在地下的電力電纜。由于電纜深埋在地下,所以,對故障點的探測和定位是一大難題。傳統探測電纜故障的方法有“電橋法”和“脈沖法”,但都費時費力。其實,保錚最初也沒有想出解決探測電纜故障的辦法,因為他對電力和高壓電器技術是外行,只掌握一些電工的基本知識。但他有一股“書呆子氣”,興趣上來了,就全身心投入。他似乎忘記了自己的身份,忘記了去考慮晦暗不明的前途。為科研攻關,保錚搬到工作間去住,夜以繼日地工作了幾個月。后來有人問保錚:“你當時考慮過自己的處境和身份沒有?”保錚的確沒有考慮。能有機會用自己掌握的知識為社會作貢獻,這種滿足感是平常人難以體驗的。

            在經過探測電纜故障各個工序的多次操作后,保錚產生了一個想法:加沖擊電壓,在故障點形成電弧,利用它的發熱效用來“燒穿”故障,利用故障點電弧形成短路的暫態過程進行測量,也可利用產生電弧時的聲響進行現場定位。保錚想到沖擊電壓產生電弧會在該點形成短路,這會在電纜內形成短暫的瞬態過程,如果能將瞬態過程形成的波形取出顯示出來,應可從波形得到故障點的位置。從電纜端點取出瞬態波形并不困難,但要將它顯示出來則有難度。沖擊電壓的周期以秒計,示波器還不能顯示這樣的過程,好在當時國內直觀式存儲管已試制成功并小批量生產,用直觀式存儲管組成示波器就能解決這一問題。

            為了驗證這個設想,保錚開始研制設備。受當時的物資條件所限,一切都只能靠自己動手。在克服重重困難后,1971年5月,我國第一臺沖擊閃絡電力電纜故障探測儀終于問世。新設備接通后幾分鐘就能完成故障點的粗測,加上現場定點和挖出故障電纜總共只需半天,比傳統方法大大縮短了時間。

            這種方法成功解決了電力系統的一大難題。在保錚的發明應用前,關中供電局電纜班幾乎一直處于“欠賬”狀態,堆積了一批待定點的故障。新儀器研制成功后,電纜班短時間內將所有積壓舊賬一掃而空。

            為了完善測試方法和儀器,多做實驗,保錚還主動去找一些用戶,檢測了十幾個故障,全部成功。這項發明后來成為學校實習工廠的一個重要產品,名稱叫作711電纜故障測試儀(711表示為1971年1型)。

            保錚的這項發明是雷達原理運用到電纜測試領域的成功范例。新聞電影制片廠曾據此拍攝科教紀錄片《電纜神探》,介紹他研制的電纜測試儀。

            在關中供電局接受“再教育”的這段經歷使保錚認識到,從事應用基礎研究的人,如果不密切結合實際,關在書房里苦思冥想,是很難有所成就的?!澳阋兄R,你就得參加變革現實的實踐。你要知道梨子的滋味,你就得親口吃一吃?!痹诤髞硌芯抗ぷ髦?,保錚也聯想到,雷達技術是一門實踐性很強的學科,應當更廣泛地聯系實際。因此,保錚經常到有關工廠、研究所和部隊去,為他們解決了一些問題,同時自己也學到許多書本上學不到的知識。

            率先啟用數字技術

            1973年11月,正在農場勞動的保錚突然接到通知去南京參加一個會議。這個會議與進口雷達有關。原來,當時中國進口了法國湯姆遜公司(現名泰勒斯公司)的5部LP-23航管雷達。在當時的國際環境下,法國能夠出口雷達給中國已經很不容易了,但是仍然存在技術封鎖。這種新的航管雷達,有一個重要部件叫數字動目標顯示處理器,它的功能是從雷達回波中消除固定雜波(如山、大建筑),只把所需的動目標即飛機顯示出來。由于先進技術對中國禁運,法國將雷達中數字信號處理部分去除。

            為了解決這個問題,國內有關方面召開了會議,討論能否自己研制該處理器。保錚參加的就是這次會議,他已經很久沒有參加這樣的專業會議了。會議討論中,大部分人傾向于仿制(部件禁運但說明書里的方框圖仍保留)。但保錚認為,法國的雷達信號處理器的方案并不完美,存在不盡合理的地方,首先設計非常煩瑣,其次如果進一步發展,會受到限制,第三是該方案沒有通用性。中國雷達向數字信號處理的轉變應是全面的,應考慮研制通用的,要能用于國內現有雷達的動目標顯示器。

            在保錚看來,法國人的方案只不過搞了點花樣,實際效果不好,尤其該方案沒有通用性,不能推廣應用到大多數雷達,這是致命的缺陷。國外雷達數字信號處理器從上世紀60年代中期開始應用,由于它具有優越性,發展十分迅速,到70年代應用已十分普遍,中國則大大落后了。保錚提出,希望以數字動目標顯示器的研制為契機,上級能夠撥付少量研究經費,我們自己研制一個通用性強、結構簡單、能解決當時國產雷達動目標顯示的數字化設備。

            1974年冬季,上級同意了保錚的方案,并且提供少量(19萬元)的研究經費。學校接到任務后,支持保錚組成一個8人科研小組。

            當時,科研小組面臨諸多困難,一方面要彌補知識上的欠缺,同時實驗所用的器件儀器設備都很落后,也難于購買。為了解決這些困難,保錚決定分兩步來走,先研制0.5微秒數字動目標顯示器,再研制0.2微秒數字動目標顯示器。

            經過一年多的努力,0.5微秒數字動目標顯示器樣機終于于1976年秋研制成功。實驗成功后,課題組很受鼓舞,繼續研制出0.2微秒數字動目標顯示器,1980年獲得四機部科技成果一等獎。

            保錚帶領課題組研制的數字動目標顯示器,跟法國設備相比,性能更加出色,而且后來數字動目標顯示器的發展潮流也同保錚思路一致。這項技術最重要的意義,是將數字技術應用到雷達中去。1977年秋在煙臺召開了一次學術會議,保錚帶著他的數字動目標顯示器進行現場演示,得到了同行們的關注和肯定。

            1978年后,為研制數字動目標顯示而成立的8人科研小組迅速發展,并將推廣數字信號處理在雷達中的應用作為研究方向,先擴充為研究室,繼而又擴大為電子工程研究所。1992年成立的國防科技雷達信號處理重點實驗室,就是依托該所建立的。

            “頂天立地”育人才

            由于雷達帶有的濃厚軍事應用特性,沒有國家的支持、只靠個人的力量是很難在這個領域取得成績的。讓人敬佩的是,保錚是從平凡的崗位上,在看似沒有可能的狀況下,努力爭取到科研機會并作出成就。

            在保錚的帶領下,雷達信號處理重點實驗室在該領域的研究一直處于國內領先。重點實驗室的自適應旁瓣相消、陣列信號處理、空時二維自適應信號處理、稀布陣綜合脈沖孔徑雷達技術、雷達成像、雷達自動目標識別等眾多學科方向,無不是在保錚的親自培育和澆灌下成長起來。

            伴隨重點實驗室的成長,保錚逐漸形成“頂天立地”的理念?!绊斕臁?,就是要走在國際學科發展趨勢的前沿。保錚非常關注學科前沿,對于新技術的出現,會及時組織學習,舉辦講座和研討班,并指導部分研究生以此作為主要研究方向。保錚的看法是,雷達信號處理領域的某些新技術雖然只是一個研究方向,但必須要弄清基本概念,并密切注意發展動向。由于雷達信號處理領域很多概念出自數學應用,保錚經常邀請數學方面的專家到重點實驗室講課,從中吸收新知識。保錚多次說過,學習信號處理的人,如果不學習只吃老本,用不了多久就落后了。

            “立地”,就是要從國家的實際需要出發,為國家建設真正發揮作用。面向國家需求,重點實驗室的許多科研工作,跟實際結合得非常緊密。雷達系統出現問題,首先就反映在信號處理,從信號處理能夠判斷是系統中那部分的問題。因此,重點實驗室的工作雖然是專注于信號處理領域,但在實際工作中涉及面很廣,實驗室不但研究信號處理,還要改造雷達,要使整個雷達系統處于最優。在保錚的帶領下,重點實驗室能夠有效地幫助雷達整機研制部門解決問題,保錚也因此在雷達界享有很高威望。

            2000年下半年,某新型雷達因核心技術攻關遇到難題,出廠日期面臨拖延。情急之中,研制部門向保錚求援。電話頭天下午打到他家,第二天一早他就回話:“我連夜對有關問題進行了分析,你們放心,再難也要保證產品按期出廠?!北eP馬不停蹄地協調重點實驗室及相關研究機構合力攻關,使難題迎刃而解。

            保錚一生專注于雷達信號處理教育和研究,淡泊名利,努力追趕、超越國際水平。重點實驗室立足于實踐、著眼于前沿,在滿足國家重大需求的同時,又努力走在國際雷達信號處理領域的前沿,這是保錚“頂天立地”思想的體現,也是保錚這位新中國首屆雷達生奉獻給祖國雷達事業的一份答卷,更是畢德顯等新中國雷達教育事業奠基者培育出的碩果。

            (作者劉洋單位系中國科學院自然科學史研究所、黃麗萍單位系中國人民大學)

            ①1987年與恩師畢德顯院士在臨潼華清池旁

            ②1979年12月保錚等人調試設備

            ③1953年保錚畢業留影


            關于提高研究生培養質量的思考

              保 

              在高等學校里,培養研究生和開展科學研究是緊密結合和相輔相成的,為建設研究型的高水平高校,加強研究生的培養工作是提高辦學水平的重要方面。我根據自己多年來的工作,談一些看法:

              研究生培養要和科研基地建設相結合

              與培養本科生不同,研究生除了學習一些主要的基礎課和有關專業課外,主要是在科研工作中學習提高。這樣的學習已不完全是重復前人的工作,要求有所創新,工作中的成就也就體現了學習的質量。年輕人要在事業上有成就,就必須“敬業”和“樂業”,對所從事的科研事業要有責任心,同時要有濃厚的興趣。這就要求我們要為研究生提供高水平的科研課題,并能引導他們“敬業”和“樂業”。

              在培養研究生中引進競爭機制

              有關研究生的規模是當前議論較多的問題,我也不贊成一位導師指導幾十、甚至上百位研究生。但是,我覺得在課題組里有一個研究生群體是有好處的。這可能是工科的特點,同一個課題要有多個人分工進行。我通常主持幾個課題,每個課題中的研究生少的有三四人,多的有六七人,大多是不同年級的。年輕人上進心強,大家在一起工作,經常進行討論,許多問題共同解決,誰的工作進展如何大家都很清楚,相互促進的作用比單純靠導師督促大得多。

              提高分析、解決問題的能力和洞察力

              研究生通過大學本科和研究生前期的課程學習,一般具有較好的基礎,并具有一定的分析問題能力。但他們分析解決的問題只是局限在一個小的范圍里,甚至用什么方法解決也是明確的。而在科研中所要分析解決的問題要廣泛得多,我們鼓勵多個研究生從不同的角度、用不同的方法進行分析,提高分析解決問題的能力。年輕人容易犯的毛病是在概念理清楚之前就陷入煩瑣的數學推導中。我們研究的領域是信息科技,數學是十分重要的工具。數學概念和公式與專業中的問題相結合通常有明確的物理概念和意義。我們要求研究生學會從物理概念出發來觀察和思考問題,在此基礎上建立起數學模型,并用嚴格的數學方法分析和解決。

              在工作過程中不斷深化基礎

              “基礎不牢,地動山搖”,這幾乎是所有事物的基本規律。為研究生開設一些重要的基礎課無疑是必要的,但深厚基礎功底的建立不可能一蹴而就。許多基本概念和方法不是一次學習就能完全領會的,而是在反復應用中不斷加深理解,才能掌握其實質。我們提倡研究生要在深化基礎知識上舍得花時間,分析研究中發生基本概念和方法的錯誤時,不要輕易放過,在問題得到糾正后還要反思發生錯誤的原因,加深對基礎知識的理解。

              在深入專題研究的同時要拓寬知識面

              我們強調研究生必須注重課外學習,拓寬自己的知識面。我們承擔的課題較多,面也較廣,從基礎性較強的小波分析,神經網絡到實用性較強的陣列處理、雷達成像等,基本上覆蓋了信息探測信號處理的主要內容,并均招收了研究生。這些研究方向各有特色,但在基礎方面是相通的。我們強調各課題組的研究生多互相交流,相互學習。為了促進這方面的工作,我們每周固定一個下午舉辦研討會,主要由研究生報告近期的研究成果,并在教師指導下進行討論,會上常有十分激烈的爭辯,碰撞中常常會進發出智慧的火花。

              提倡“三嚴”學風,培養科學態度

              科研工作者必須具有優良的學風,我們提倡“三嚴”——嚴肅、嚴格、嚴密??茖W研究來不得半點虛假,不少課題要結合實驗,有大量實測數據處理和計算機仿真工作,我們要求必須全面反映真實情況,不能只挑符合自己理論分析的部分。例如我們從某課題的實測數據處理中發現了一些異?,F象,通過分析得到較滿意的解釋,總結出一套新的分析方法和算法,并在刊物上發表。后來將該算法用以處理另一批新的數據,并不完全成功。我們對有問題的部分經過長達幾周的反復分析,找到原先算法未能包括更復雜的因素,從而總結出適用于更復雜情況的新算法。我們以此為例對研究生進行教育:科學研究是嚴肅的,如果輕易地將部分“壞”數據撇開不管,我們就找不到新的算法。有時機會與我們擦肩而過,問題常常在于自己的工作態度。

            來源:http://news.xidian.edu.cn/view-43491.html

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