在日前結(jié)束的第56屆中國高等教育博覽會上，由中國高等教育學會主辦，全國高校教師教學創(chuàng)新大賽——第六屆全國高校教師自制實驗教學儀器設(shè)備創(chuàng)新大賽落下帷幕。武漢大學衛(wèi)星導航定位技術(shù)研究中心、人工智能研究院聯(lián)合團隊研制的“融合北斗和AI的智能導航軟硬件實驗教學系統(tǒng)”榮獲商業(yè)路演賽道金獎、自由設(shè)計賽道二等獎。本次比賽全國有200余所高校、650余個自制實驗教學設(shè)備參賽，唯一一個商業(yè)金獎花落武漢大學。

國務(wù)院《人工智能發(fā)展規(guī)劃綱要》將“自主智能系統(tǒng)計算架構(gòu)、復雜動態(tài)場景感知與理解、實時精準定位、面向復雜環(huán)境的適應(yīng)性智能導航”列為我國人工智能領(lǐng)域亟待突破的共性關(guān)鍵技術(shù)。這也成為智能時代測繪、遙感、計算機、自動化、電子信息等多個專業(yè)共同的教學目標。然而傳統(tǒng)測繪學科和人工智能學科缺少融合性實驗設(shè)備及定制化跨學科課程，測繪類型的設(shè)備不能支持大算例的深度學習計算，而各類工控機、計算機設(shè)備則缺少測繪傳感器，難以支撐學科交叉和跨學科復合型人才的培養(yǎng)。

“融合北斗和AI的智能導航軟硬件實驗教學系統(tǒng)”依托武漢大學國家衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心、國家多媒體工程技術(shù)研究中心及武漢大學人工智能研究院等多個高水平科研平臺，基于“協(xié)同精密定位技術(shù)（2016YFB0501800）”和“基于視覺的機器人環(huán)境建模與定位導航（2018YFB1305000）”兩個國家重點研發(fā)計劃項目研制。該系統(tǒng)以機器人實驗箱硬件搭配高精度北斗定位、語義建圖、協(xié)同控制等軟件，實現(xiàn)感知、規(guī)劃、控制一體化，疊加實操案例，強化科研育人。

系統(tǒng)的核心是團隊自制的“感知規(guī)劃控制一體化智能終端”，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。終端融合北斗/GPS、視覺/雷達傳感器接口、慣性傳感器、ARM+GPU深度學習運算器、伺服電機控制器、FPGA可編程芯片及4G/5G網(wǎng)絡(luò)通信模塊，是實驗系統(tǒng)的核心。

▲ 自主研發(fā)的感知規(guī)劃核心控制智能終端

在此基礎(chǔ)上，集成了包含桌面小型設(shè)備到地面大型設(shè)備在內(nèi)的4個型號標準化硬件設(shè)備，涵蓋桌面機器人、輪式機器人、足式機器人等多種形式，適合大地測量、導航制導與控制、電子與電路、計算機科學與技術(shù)、人工智能等學科開展實驗教學、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教學及科研研究。在軟件方面，凝練北斗智能導航30余個實操案例，幫助各專業(yè)學生從零開始成體系地掌握定位、建圖、機器視覺、傳感器數(shù)據(jù)處理、路徑規(guī)劃、協(xié)同控制等技術(shù)。

▲ 融合北斗高精定位技術(shù)

▲ 語義理解與建圖技術(shù)

▲ 機器人手、腳、眼協(xié)同控制技術(shù)

▲ 各類智能導航實驗

同時項目團隊還提供包括自動駕駛、移動搬運、室內(nèi)導航等10余個大型實驗場景，配備教程和實驗教學云系統(tǒng)，為高校、研究機構(gòu)輸出“北斗+AI”人工智能實驗室整體解決方案。幾個標準化的實驗室目前已和中山賽伯坦、眾智繪云、武漢京天電器等公司合作，在中山工業(yè)技術(shù)研究院、浙江德清地理信息產(chǎn)業(yè)綜合體內(nèi)搭建。計劃今年下半年開始面向各高校及社會公眾開放，滿足高校相關(guān)專業(yè)實習實訓及社會人員培訓的需求。

這套實驗教學系統(tǒng)先后授權(quán)專利9項、軟件著作權(quán)5項、編制課程講義1部，發(fā)表高水平科研論文20余篇、教學論文8篇，是一個具備科技硬核的科研成果。同時通過團隊成員的實踐教學方法的改革創(chuàng)新和市場產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，也是一個創(chuàng)新型的教學成果和科技轉(zhuǎn)化成果，在測繪、遙感等專業(yè)大學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用。近幾年來，武漢大學國家定位系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心、測繪遙感信息工程國家重點實驗室指導了學校多個專業(yè)大學生的雙創(chuàng)活動，在互聯(lián)網(wǎng)+、挑戰(zhàn)杯等頂級比賽中獲得國家金獎2項、銀獎5項，省級金獎8項，在全國“研究生創(chuàng)新實踐系列賽”中獲得一等獎4項、二三等獎3項。以本次全國高校教師自制實驗設(shè)備大賽金獎團隊為核心的教學團隊獲得了2020年中國定位導航協(xié)會教學成果特等獎、2021年武漢大學教學成果特等獎。

劉經(jīng)南院士評價該實驗教學系統(tǒng)有很高的先進性、通用性，在教學案例上具有系統(tǒng)化、專業(yè)化的特點，特別適合當前高校人工智能、導航機器人等專業(yè)的學生學習，是一個高水平的科研項目，也是一個高水平的研究成果，目前在很多高校正在推廣的一個優(yōu)秀作品。

歡迎感興趣的企業(yè)、教師進QQ群交流學習，也可以向楊老師咨詢，楊老師QQ郵箱為469166247@qq.com。