繪九州之域 定毫針之位
——記武漢大學衛星導航定位技術研究中心位置服務研究所副所長郭遲

宋 潔

從“北斗”技術到位置服務，多年來，武漢大學衛星導航定位技術研究中心的位置服務研究一直備受業界關注，尤其是郭遲帶領的“知域”團隊，在互聯網及人工智能快速發展的浪潮中，他們對傳統測繪的變革進行大量思考和探索，成為領域內學科發展的領軍團隊。而如今，面對科研成果轉化的挑戰，他們新的征程才剛剛開始。

科技的浪潮

如今郭遲在測繪領域的科研能力已經達到了游刃有余的地步，但如果將時間往前推20年，那時候的他還只是武漢大學計算機系的普通本科生。

對于具備理科頭腦的學生來說，計算機專業縝密的邏輯推理、復雜的數據結構足夠讓他們著迷。然而，站在實用性的角度，郭遲清楚地看到了計算機學科的工具性。“我希望能夠以計算機專業為工具，將其和具有行業性的學科結合，切實地推動社會行業的發展。”當這個想法在腦中形成之后，博士畢業的他毅然決然地轉變方向，投到武漢大學劉經南院士門下，進行導航位置服務方向的博士后研究工作，并在這期間加入武漢大學國家衛星系統工程技術研究中心從事教學科研工作。

近些年來，測繪領域并不是一片平靜的湖面，隨著人工智能等新興領域迅速崛起，測繪行業也迎來了新的機遇和挑戰。在這種情況下，將測繪與大數據分析、人工智能等技術交叉，推動測繪、遙感、導航等行業的跳躍性發展，成為人工智能時代測繪領域新的研究方向。

“這種轉型加強了測繪交叉性與服務性的特質。”郭遲說道。如今，作為武漢大學國家衛星系統工程技術研究中心的教授及博導，郭遲的團隊匯集了計算機、測繪、電子信息、人工智能等多元學科背景的人才，充分體現了研究方向上的交叉性。“我們的團隊名為‘知域’，語出《周禮》的‘以天下土地之圖，周知九州之地域’，意在將位置服務技術應用到各行業，用地理信息技術推動社會經濟發展。”而事實上，多年來，郭遲及其團隊確實一直在圍繞測繪與其他學科交叉，著重于智能位置服務技術的研究。

周知九州之地域

在北京機場周邊的車道上，一輛私家車正在勻速行駛著。車的主人是第一次駕車來這塊區域，旁邊的顯示屏上精確地顯示著車輛當前行駛的車道。當前普通的衛星導航定位因精度只有10米左右，所以只能判斷車輛行駛在哪條道路上。而這輛車的感知技術精度可以達到亞米級，不但能知道車輛行駛在哪條車道上，還能精準感知車輛的駕駛行為。這種高精度的車載導航服務技術來自郭遲團隊和同濟大學等共同承擔的“面向主動交通安全的城市車輛在線位置服務關鍵理論技術”項目。

郭遲在中國經濟信息社“未來城市安全風險應對理論與實踐”專題研討會現場發言

郭遲介紹說:“在這個項目中我們實現了衛星導航、視覺導航和慣性導航的有機結合，是國內最早一批實現了車道級導航電子地圖，且搭建服務于主動交通安全的無縫導航定位系統。”在隨后的產業化過程中，他們研發了“北斗即時判”高精度警保聯動的車聯網終端，“當車輛發生事故時，智能終端第一時間采集事故發生過程的高精度（亞米級）北斗/GNSS定位軌跡數據，系統自動上傳事故前后10秒視頻，智能分析車主駕駛行為，包括記錄行駛車道，精準的急加速、急減速、急轉彎、急變道等車輛行駛信息。這些關鍵數據形成完整的證據鏈，真正做到‘精準還原現場’，大大降低了交通擁堵的風險和保險公司現場勘查的成本。”這一成果先后獲得了全國高校技術產品交易會最佳產品獎、中國高新技術產品交易會優秀產品獎、湖北省專利銀獎、高等學校科學研究優秀成果獎科技進步獎二等獎和上海市科技進步獎一等獎，還由此推動了測繪領域《道路高精度電子導航地圖數據規范》《道路高精度電子導航地圖生產技術規范》這兩個重量級行業標準的產生。

事實上，導航與位置服務不單在車聯網領域有著極其廣泛的載體群。郭遲及其團隊還將精準定位應用于社區的監控和防御。他們承擔的公共安全領域國家重點研發計劃“社區風險監測與防范關鍵技術研究”課題，在天津、宜昌等地開展應用。面對社區的治安風險尤其是重點/特殊人員監控及服務需求，他們研制了面向大眾行人的低成本、高精度的無縫定位設備，并結合時空大數據分析，為社區矯正人員管控、老弱病殘幫助提供服務。這些工作降低了社區重點人員再犯罪風險，為我國精細智能社區的建設做出了有益的嘗試。

利箭在弦

2020年學生團隊合影

不得不說，將測繪學科與人工智能等學科交叉，進行導航定位等方向的研究這一決策的確十分有前瞻性。2017年，國務院出臺了《新一代人工智能發展規劃》，將精準實時定位、自適應導航等列入人工智能的關鍵技術研究中。2018年，“知域”團隊就投入到國家重點研發項目“基于視覺的機器人環境建模與定位導航”的攻關中。該項目重點突破了自主智能系統計算架構、復雜動態場景感知與理解、實時精準定位、面向復雜環境的適應性智能導航等共性技術，支撐無人系統應用和產業發展。什么是智能導航？郭遲認為，智能導航首先要用到人工智能的算法和方法，要將深度強化學習等AI領域的計算方法結合到衛星定位、慣性組合等測繪傳統模型上，帶來導航定位方法論的創新。另外，螞蟻腦容量小，卻具備導航能力，這種時空認知的機理也需要探究。他們未來要做的一個方向就是這種具有生物性的智能導航。

帶領本科生團隊參加第十六屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽獲全國二等獎

現如今，不僅是技術研發，在國家的倡導下，大力發展成果轉化成為科技領域另一重要浪潮。面對成果轉化的任務，“知域”團隊在武漢大學技術轉移中心支持下，在中山市成立的科技公司已經獲得了國家高新技術企業認定。他們將北斗高精度導航定位技術、人工智能深度學習技術、機器人控制技術等最新科研成果集成，從硬件、軟件、教學3個方面入手，研制了“融合北斗和AI的智能導航軟硬件實驗教學系統”，獲得了中國高交會優秀產品獎、高等教育學會高校教學創新獎、衛星導航協會教學成果獎特等獎等一系列榮譽，在中山大學、南京大學、華中科技大學、合肥工業大學、北京工業大學等十余所高校推廣應用，被《科技日報》和國際著名期刊Nature報道。依托他們的產業化成果，“學生可獨立完成各種集成度高、創新性強的研發工作，形成自己的機器人作品。”郭遲說道，“同時圍繞這些高水平科研項目和產業化成果，我們積極組織學生參加了學科競賽，以此調動學生創新科研的積極性，為團隊培養后備人才。”近幾年來，“知域”團隊的學生在全國“互聯網+”“挑戰杯”“世界機器人大賽”“中國研究生人工智能大賽”等頂級高水平學科競賽中獲獎20余次，其中“互聯網+”大賽金獎1項、“挑戰杯”大賽銀獎1項，全國研究生創新實踐系列賽一等獎5項，成為武漢大學“三創”教育最具代表性的團隊，形成了“以學科交叉作為平臺來支撐學科競賽，以學科競賽來促進創新型人才的培養”的產學研教協同創新的穩定發展模式。

“不管我們在學術或者生活上有何種矛盾，只要碰到重要項目，所有團隊成員都會拋開一切成見，緊密聯系在一起做關于協同的研究。”在郭遲看來，這樣的團隊就如同一支利箭，不管什么時候，都能發揮最大的力量。關于未來，“知域”有明確的規劃。如今，利箭已在弦上，郭遲及其團隊已經蓄勢待發，準備迎接下一步的挑戰。