测绘名家故事｜擦亮大炮的眼睛
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擦亮大炮的眼睛
——测绘名家故事之二十二
进入新世纪，常本义研究员得到一个好消息：国产炮位侦察雷达出口了，出口到巴基斯坦、斯里兰卡、泰国等亚非国家。这个消息使得常本义非常兴奋，因为，他参加了371炮位侦察雷达的研制，是该型雷达数字地图自动定位系统的主创人之一。
中国出口泰国的炮位侦察雷达
用时下的话说，数字地图自动定位系统就是炮位侦察雷达的人工智能系统，目的就是擦亮大炮的眼睛，自动识别目标与自主定位。迅速准确测定敌方炮火发射阵地，即可引导我方炮火给予敌方阵地毁灭性打击。
中国的炮位侦察雷达批量出口的消息，使常本义回忆起华山脚下的那次成功试验。
1987年4月。渭河滩开阔而泥泞。芦草葱郁，丛林簇簇。土黄色的河水滚滚东流。参试人员沿着弯曲的小路来到实验现场，架设起雷达弧形天线。河对岸的丘陵背后是蓝军的火炮阵地。雷达闪动的屏幕将蓝军阵地上空置于自己的监视之下。同时，在遮阳伞下，数字地图自动定位系统也开机了。
371炮位侦察雷达
常本义（右一）、彭发虎（右二）、刘作山（右三）、陈明贵（左一）在渭河畔雷达旁合影
此刻，指挥长手持报话器，向蓝军阵地指挥所发出口令：“放！”人们一起将目光投向雷达屏幕，瞬间，一个芝麻粒大小的光点——飞行的蓝军火炮弹丸闪进屏幕，很快就消失了。雷达操作手是参加过边界自卫反击作战的老兵，经验丰富，当弹丸穿过地平线的瞬间，就迅速测取了第一点坐标，然后又快速捕捉到第二点，接着，将飞行弧段的两个点坐标输入数字地图定位系统。一按电钮，蓝军炮阵地的坐标便显示出来了。从蓝军发射到测算出蓝军发射阵地的位置，只用了几秒钟。此时，假如引导红军火炮予以还击，整个蓝军阵地将难逃灭顶之灾！
实弹射击实验成功了，参试人员互相道贺着。作者也在现场观摩，见证了试验的成功以及研制人员面对成功的喜悦。此时，从远方传来隆隆的炮声。因为弹丸的速度远远高于声音传播速度。迟到的炮声成了祝贺成功的礼炮！配置数字地图自动定位系统的雷达如虎添翼，成为战场上心明眼亮的哨兵。此时，数字地图自动定位系统研制历程在常本义心中一幕幕浮现着。
1979年，制图专家陆权研究员在《军事工程师》上看到一篇文章，介绍了数字地图技术在美国武器系统研制中所发挥的作用。文章介绍了当时处于世界领先水平的炮位侦察雷达系统——TPQ36、TPQ37。文章称，应用数字地图技术，使得炮位侦察雷达的反应速度由几分钟减少到几秒钟。
得到这一信息，研究室副主任陈明贵便召集几位专家讨论，分析雷达的数字地图自动定位原理。常本义曾在测绘学院无线电教研室任教，具备雷达测量知识，又刚刚完成了数字地图研制，于是阐述了自己的见解：三坐标雷达是相控阵雷达，用来测定弹丸的飞行轨迹，为一条空间曲线。用数字地图描绘的数字地球表面，为一张空间曲面。该曲线与曲面的交点，就是火炮发射阵地的位置。专家们认可常本义的分析。
常本义（左一）在TPQ-37雷达旁留影
于是，经上级批准，在1980年成立炮位侦察雷达数字地图定位课题组。研究所先后参加课题研究的人员有常本义、蔡文富、杨福光、陈明贵、彭发虎、朱明旭、江振治、钱远新、张峰等。课题组成立后，常本义与同事们查阅相关资料，开展调查研究，探讨这一技术的基本理论及关键技术。
在课题调研过程中，常本义专程进京，拜访炮兵研究所的弹道专家贝嘉庆研究员，请教弹道方程的原理及其解法。常本义与同事杨福光来到秦岭山中，到雷达研究所了解中国炮位侦察雷达的研制现状。
在渭河畔试验场（从右到左：常本义、杨福光、吴承山、彭发虎）
研究表明：炮位侦察雷达系统有一台高精度的三坐标雷达、电子计算机、滚筒式地形图判读平台和数字地图自动定位系统组成。工作原理可表述为：雷达发现并测定敌方火炮弹丸飞行轨迹，计算机则按同一弹道的弹丸空间坐标计算该弹道有关参数，并按预先设置的炮位初始高程计算炮位坐标。在战区无数字地图条件下，计算机驱动滚筒式地形图判读平台，并在已标定的地形图上显示炮位。操作手判读该点高程，若与预置高程相符，即确认目标位置并上报。若不符，以判读高程取代预置高程，并开始新一轮迭代计算，直至满足精度要求为止。这一过程，由于人工干预，需费几分钟。若战区有数字地图，则数字地图自动定位系统，可根据计算的炮位坐标自动在数字地图中获取相关高程，并与预置高程比较，自动确定目标高程。这一过程全部由计算机自动进行，因此只需要几秒钟。常本义将研究成果写成《数字地形模型在炮位侦察雷达中的应用》，发表在1981年的《军事测绘》第三期上。
在深入的调研中，常本义与杨福光了解到，国内研制的第一代炮位侦察雷达（型号371）已经进入最后的联调阶段。常本义想，如果为371雷达配置数字地图定位系统，将会大大提高雷达的性能。于是来到同一城市的研制雷达的黄河机械厂，说明数字地图定位系统的优越性，厂方非常欢迎。经过炮兵指挥机关刘作山参谋协调，数字地图定位系统成为371雷达研制课题组的第七组合。
常本义（左）研究数字地图自动定位系统
常本义对数字地图进行地形匹配导航已有成功经验，但是，只利用弹道的弧段就能够定位，还需要探索新路径，需要设计新的计算模型。根据需要，经过特批，常本义与杨福光专程到山西省785工厂，购进了一台便携式计算机，当时算是高档试验设备了。为验证数字地图自动定位分析的工作原理的正确性，常本义指导青年科研人员张峰反复进行了基于实际数字地图数据的弹道方程迭代算法模拟。结果表明，以战区最高高程或最低高程作为预置值，对探测数据进行计算，都能收敛到唯一的正确高程。1986年夏天，课题组成功进行了野外离线实弹射击演练。至此，确定下最终技术方案。
1986年9月，在黄河机械厂雷达研制专家的协助下，科研人员蔡文富等进行试验样机设计、加工与调试。1987年3月，数字地图定位系统软件与硬件联合调试圆满成功，为渭河滩涂试验场实弹演练进行了充分准备。
371雷达数字地图自动定位系统组件
试验圆满结束了。371炮位侦察雷达数字地图自动定位系统的成功，为国产雷达后续型号的开发奠定了技术基础。
回程路过华山，有人提议爬华山。于是，作者随同课题组徒步向华山进发。一路经过千尺幢、百尺峡、老君犁沟、苍龙岭等登上壁立千仞的北峰。在华山之巅，举目远眺，群山如浪，渭河如带，视野无穷。常本义与课题组的同事们，更是触景感慨：科学研究就像这登华山，一步一道险，一步一层天，只要不畏艰险，勇于攀登，才能够领略山巅之上的无限风光。后来，炮位侦察雷达数字地图定位系统通过了技术鉴定，获得省部级科技进步二等奖。
壁立千仞的华山
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