宋 潔

王佳楠

從1783年蒙哥爾費發(fā)明熱氣球到1903年萊特兄弟發(fā)明第一架飛機，人們從未停止過對飛行的探索。近年來，隨著科技的發(fā)展，飛行器控制技術(shù)的應用方向也更加高端。無論是從事軍事任務還是載人航天，飛行技術(shù)已經(jīng)成為一個國家科技水平和綜合國力的重要體現(xiàn)。因此，一代代科學家埋頭苦干，為提升綜合國力而不懈奮斗。北京理工大學宇航學院王佳楠就是眾多奉獻者之一。

腳踏實地求學

王佳楠做事縝密，凡事喜歡從長遠考慮，因此行事有種水到渠成的自然。本科時，王佳楠就讀于北京交通大學電氣工程及自動化專業(yè)，后來保研到北京理工大學，開啟飛行器控制研究生涯。碩士在讀期間，他逐漸認清領域發(fā)展局限——“國內(nèi)的研究水平與國外還有較大差距，尤其原始創(chuàng)新能力不足，多數(shù)研究處于跟跑狀態(tài)，很難做出重大成果?！被诖耍诖T士第二年，他果斷決定出國，并開始為此做準備。經(jīng)過兩年的不懈努力，他最后以全額獎學金獲得者的身份，趕赴美國密西西比州立大學攻讀博士學位。

在博士入學的第一次組會上，王佳楠的博士生導師給了3個研究方向供他選擇。在仔細分析后他發(fā)現(xiàn)，研究中兩個為傳統(tǒng)控制方向，另一個為創(chuàng)新方向。對于一個渴望培養(yǎng)創(chuàng)新能力的青年學者來說，毫無疑問，他選擇了后者。

學校也沒有辜負王佳楠的期待。在攻讀航空工程博士期間，老師對課程講授以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常重視。值得一提的是，國外課程時間與國內(nèi)相差不大，然而內(nèi)容極其豐富，作業(yè)形式也很多樣，每個作業(yè)都需要花費很長時間才能完成，而且都是非常綜合的設計類題目，這對于學生的科研創(chuàng)新能力是很好的鍛煉。王佳楠也沒有辜負難得的學習機會，在讀博期間，他認真?zhèn)湔n，全心投入研究，對于作業(yè)從不馬虎，雖然有時候遇到難題時解決過程會比較坎坷，但他從來都超額完成，不浪費任何一次能力鍛煉的機會。身在國外，有時候難免會碰到很多大大小小的煩惱，但他一概置之不理，只是一邊適應環(huán)境，一邊全身心學習。有道是，天道酬勤。在無數(shù)個全力以赴的日夜后，王佳楠收到了汗水澆灌出的花朵。他興奮地說，“我本人有一項研究，就是在以前的一次作業(yè)基礎上，做了進一步完善，最終完成了一篇領域頂級期刊的論文?！?/p>

從了解飛行器的概念到在頂級期刊發(fā)表論文，王佳楠在科研道路上實現(xiàn)了從0到1的飛躍。

博士畢業(yè)前一年，因為不滿足于自己的研究經(jīng)歷，畢業(yè)后，王佳楠又開始了兩段博士后研究生涯。在美國中佛羅里達大學電子工程學院，王佳楠主要開展非線性系統(tǒng)的協(xié)同控制研究及拓展其在智能電網(wǎng)中的應用。工作期間，他發(fā)表期刊論文2篇，會議論文2篇，并逐步認識到協(xié)同控制的潛在應用潛力；在英國曼徹斯特大學，他又開展魯棒協(xié)同控制研究，為飛行器集群系統(tǒng)添加對于擾動及模型不確定的鎮(zhèn)定能力。期間他發(fā)表控制理論頂級期刊IEEE Transactions on Automatic Control及Automatica兩篇，進一步加強自身的理論研究水平。至此，通過多年的學習和探索，王佳楠已經(jīng)完成了全部的科研積淀。從未經(jīng)風雨的小樹到獨當一面的參天大樹，王佳楠走了整整9年。

耐心刻苦研發(fā)

回國后，王佳楠選擇回到北京理工大學繼續(xù)開展飛行器控制相關教學和科研工作。之后，他在科研的道路上一路狂奔。先是掌握了旋翼無人機集群及固定翼無人機集群相關關鍵技術(shù)，而后又在此技術(shù)基礎之上，進一步拓展導彈相關協(xié)同探測與制導技術(shù)研究，不斷輸出學科實力，為國防及民事領域做貢獻。

王佳楠的研究主要從多飛行器集群系統(tǒng)協(xié)同控制理論及應用層面開展：多飛行器集群系統(tǒng)協(xié)同控制理論方向興起于21世紀初，當前處于國際熱點前沿，主要研究多架無人機聯(lián)網(wǎng)組成的集群系統(tǒng)相關控制問題，通過與通信、計算機領域的交叉來拓展控制理論的范疇；而多飛行器集群系統(tǒng)應用研究是通過理論算法實現(xiàn)群體協(xié)同行為，從而更高效地完成協(xié)同定位、編隊飛行及同步打擊等具體任務，來彌補單體系統(tǒng)覆蓋面積、探測精度等方面的不足。

為了進行全面細致的研究，王佳楠獲得了軍民領域多個國家級項目支持，大體可分為兩類：以理論研究為主的項目，包括國家自然科學基金重點、面上、青年項目等，主要研究多飛行器協(xié)同控制算法設計、穩(wěn)定性證明、最優(yōu)、魯棒特性保證等內(nèi)容，實現(xiàn)多飛行器系統(tǒng)飛得“穩(wěn)”、看得“全”；以應用研究為主的項目，包括軍口預研項目、技術(shù)領域基金等，主要研究一致性濾波算法、時空約束下的協(xié)同制導算法設計等內(nèi)容，實現(xiàn)多飛行器系統(tǒng)看得“準”、打得“狠”。

那如何才能實現(xiàn)多飛行器系統(tǒng)“看得全”呢？

為彌補無人機系統(tǒng)的局限，王佳楠及團隊開展了多無人機智能自主監(jiān)控系統(tǒng)面上項目研究。沿著多無人機智能自主監(jiān)控系統(tǒng)中的編隊控制和圖像拼接兩條主線開展深入交叉研究，通過對旋翼無人機建模研究，探索旋翼無人機分布式高精度編隊控制算法及自主避障，揭示多無人機系統(tǒng)群體智能核心機制，為智能監(jiān)控系統(tǒng)集群性提供理論指導；研究多無人機多視場圖像相關特性，提出基于時空重疊性的高效圖像拼接算法，結(jié)合多無人機系統(tǒng)特點，提出分布式分層局部拼接架構(gòu)，為智能監(jiān)控系統(tǒng)自主性提供技術(shù)支撐；研究控制與圖像的密切關系，將二者有機結(jié)合形成反饋閉環(huán)，充分發(fā)揮無人機的優(yōu)勢，為智能監(jiān)控系統(tǒng)智能性打下堅實基礎。

值得一提的是，國外針對多無人機系統(tǒng)研究起步較早，近幾年已經(jīng)陸續(xù)涌現(xiàn)多個集群項目，而國內(nèi)對于多無人機系統(tǒng)的研究還主要處于理論層面，雖然取得了豐富的研究成果，但在工程中公開展示的集群飛行試驗基本采用離線規(guī)劃，并沒有體現(xiàn)真正意義上的協(xié)同。因此王佳楠也期待項目能充分發(fā)掘控制理論及計算機視覺交叉領域的潛力，為今后多無人機系統(tǒng)的高速發(fā)展奠定基礎，從而占據(jù)國際競相爭奪的科技戰(zhàn)略制高點。

除了科研工作，王佳楠還擔負著教學任務。目前王佳楠講授的課程包括本科生全英文課程和研究生全英文課程。作為一名年輕教師，王佳楠認為“教師的主要職責為立德樹人”。他表示，立德包括多個方面，首先最為重要的是品德，為學生樹立一個品德標桿，知道有所為有所不為，這樣才能行得正、坐得端；其次為學識，為人師者，先要積累足夠的知識，達到一定程度才能匯聚成為學識，具備師者的必要條件；再次為虛心，進入21世紀以來，隨著學科交叉逐步深入，知識的更新速度大大提升，作為老師要時刻保持虛心學習的態(tài)度，不斷更新自己的知識積累，勇于承認自身的不足，為學生創(chuàng)造一個積極向上的良好氛圍。

部分著作

繁重的科研任務和教學重擔，讓王佳楠頻繁處于“8—10—7”（編者注：早8點，晚10點，一周7天）的滿負荷工作狀態(tài)。他笑著說，“很多人認為高校老師每周上兩節(jié)課，不用坐班打卡，還有寒暑假，工作穩(wěn)定安逸，其實這都是誤解”。但好在無論面對多大的壓力，王佳楠都能從容克服?！胺畔滤械氖虑?，抽出時間踢一場足球，暢快出一身汗，就能以更飽滿的精神迎接未來挑戰(zhàn)?！蓖跫验獦酚^地說。

目前，王佳楠及團隊正在開展協(xié)同探測、制導與控制相關研究，成果已進入應用層面，下一步他們將開展群體智能及仿真相關工作研究。王佳楠表示：“未來將圍繞多飛行器系統(tǒng)，從頂層決策、中層規(guī)劃、底層執(zhí)行層面開展全方位研究，力爭推進多飛行器集群系統(tǒng)應用落地，實現(xiàn)軍事裝備跨越式發(fā)展，為國家國防事業(yè)貢獻力量，保衛(wèi)人民安全?！?/p>