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在日前結(jié)束的第56屆中國(guó)高等教育博覽會(huì)上，由中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)主辦，全國(guó)高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽——第六屆全國(guó)高校教師自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備創(chuàng)新大賽落下帷幕。武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心、人工智能研究院聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研制的融合北斗和AI的智能導(dǎo)航軟硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)榮獲商業(yè)路演賽道金獎(jiǎng)、自由設(shè)計(jì)賽道二等獎(jiǎng)。本次比賽全國(guó)有200余所高校、650余個(gè)自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備參賽，唯一一個(gè)商業(yè)金獎(jiǎng)花落武漢大學(xué)。

國(guó)務(wù)院《人工智能發(fā)展規(guī)劃綱要》將自主智能系統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)、復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景感知與理解、實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位、面向復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性智能導(dǎo)航列為我國(guó)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(shí)代測(cè)繪、遙感、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電子信息等多個(gè)專業(yè)共同的教學(xué)目標(biāo)。然而傳統(tǒng)測(cè)繪學(xué)科和人工智能學(xué)科缺少融合性實(shí)驗(yàn)設(shè)備及定制化跨學(xué)科課程，測(cè)繪類型的設(shè)備不能支持大算例的深度學(xué)習(xí)計(jì)算，而各類工控機(jī)、計(jì)算機(jī)設(shè)備則缺少測(cè)繪傳感器，難以支撐學(xué)科交叉和跨學(xué)科復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

融合北斗和AI的智能導(dǎo)航軟硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)依托武漢大學(xué)國(guó)家衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心、國(guó)家多媒體工程技術(shù)研究中心及武漢大學(xué)人工智能研究院等多個(gè)高水平科研平臺(tái)，基于協(xié)同精密定位技術(shù)（2016YFB0501800）和基于視覺的機(jī)器人環(huán)境建模與定位導(dǎo)航（2018YFB1305000）兩個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目研制。該系統(tǒng)以機(jī)器人實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)感知、規(guī)劃、控制一體化，疊加實(shí)操案例，強(qiáng)化科研育人。

系統(tǒng)的核心是團(tuán)隊(duì)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(shí)產(chǎn)權(quán)。終端融合北斗/GPS、視覺/雷達(dá)傳感器接口、慣性傳感器、ARM+GPU深度學(xué)習(xí)運(yùn)算器、伺服電機(jī)控制器、FPGA可編程芯片及4G/5G網(wǎng)絡(luò)通信模塊，是實(shí)驗(yàn)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(gè)型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化硬件設(shè)備，涵蓋桌面機(jī)器人、輪式機(jī)器人、足式機(jī)器人等多種形式，適合大地測(cè)量、導(dǎo)航制導(dǎo)與控制、電子與電路、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、人工智能等學(xué)科開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)及科研研究。在軟件方面，凝練北斗智能導(dǎo)航30余個(gè)實(shí)操案例，幫助各專業(yè)學(xué)生從零開始成體系地掌握定位、建圖、機(jī)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(jī)器人手、腳、眼協(xié)同控制技術(shù)

▲ 各類智能導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)

同時(shí)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還提供包括自動(dòng)駕駛、移動(dòng)搬運(yùn)、室內(nèi)導(dǎo)航等10余個(gè)大型實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，配備教程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)云系統(tǒng)，為高校、研究機(jī)構(gòu)輸出北斗+AI人工智能實(shí)驗(yàn)室整體解決方案。幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)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(jì)劃今年下半年開始面向各高校及社會(huì)公眾開放，滿足高校相關(guān)專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)及社會(huì)人員培訓(xùn)的需求。

這套實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)先后授權(quán)專利9項(xiàng)、軟件著作權(quán)5項(xiàng)、編制課程講義1部，發(fā)表高水平科研論文20余篇、教學(xué)論文8篇，是一個(gè)具備科技硬核的科研成果。同時(shí)通過團(tuán)隊(duì)成員的實(shí)踐教學(xué)方法的改革創(chuàng)新和市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，也是一個(gè)創(chuàng)新型的教學(xué)成果和科技轉(zhuǎn)化成果，在測(cè)繪、遙感等專業(yè)大學(xué)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(xué)國(guó)家定位系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心、測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)了學(xué)校多個(gè)專業(yè)大學(xué)生的雙創(chuàng)活動(dòng)，在互聯(lián)網(wǎng)+、挑戰(zhàn)杯等頂級(jí)比賽中獲得國(guó)家金獎(jiǎng)2項(xiàng)、銀獎(jiǎng)5項(xiàng)，省級(jí)金獎(jiǎng)8項(xiàng)，在全國(guó)研究生創(chuàng)新實(shí)踐系列賽中獲得一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二三等獎(jiǎng)3項(xiàng)。以本次全國(guó)高校教師自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備大賽金獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)為核心的教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲得了2020年中國(guó)定位導(dǎo)航協(xié)會(huì)教學(xué)成果特等獎(jiǎng)、2021年武漢大學(xué)教學(xué)成果特等獎(jiǎng)。

劉經(jīng)南院士評(píng)價(jià)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)有很高的先進(jìn)性、通用性，在教學(xué)案例上具有系統(tǒng)化、專業(yè)化的特點(diǎn)，特別適合當(dāng)前高校人工智能、導(dǎo)航機(jī)器人等專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，是一個(gè)高水平的科研項(xiàng)目，也是一個(gè)高水平的研究成果，目前在很多高校正在推廣的一個(gè)優(yōu)秀作品。

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編輯：富裕  審核：馬冉冉

指導(dǎo)：萬劍華教授