绘九州之域 定毫针之位——记武汉大学卫星导航定位技术研究中心位置服务研究所副所长郭迟

宋 洁

从“北斗”技术到位置服务，多年来，武汉大学卫星导航定位技术研究中心的位置服务研究一直备受业界关注，尤其是郭迟带领的“知域”团队，在互联网及人工智能快速发展的浪潮中，他们对传统测绘的变革进行大量思考和探索，成为领域内学科发展的领军团队。而如今，面对科研成果转化的挑战，他们新的征程才刚刚开始。

科技的浪潮

如今郭迟在测绘领域的科研能力已经达到了游刃有余的地步，但如果将时间往前推20年，那时候的他还只是武汉大学计算机系的普通本科生。

对于具备理科头脑的学生来说，计算机专业缜密的逻辑推理、复杂的数据结构足够让他们着迷。然而，站在实用性的角度，郭迟清楚地看到了计算机学科的工具性。“我希望能够以计算机专业为工具，将其和具有行业性的学科结合，切实地推动社会行业的发展。”当这个想法在脑中形成之后，博士毕业的他毅然决然地转变方向，投到武汉大学刘经南院士门下，进行导航位置服务方向的博士后研究工作，并在这期间加入武汉大学国家卫星系统工程技术研究中心从事教学科研工作。

近些年来，测绘领域并不是一片平静的湖面，随着人工智能等新兴领域迅速崛起，测绘行业也迎来了新的机遇和挑战。在这种情况下，将测绘与大数据分析、人工智能等技术交叉，推动测绘、遥感、导航等行业的跳跃性发展，成为人工智能时代测绘领域新的研究方向。

“这种转型加强了测绘交叉性与服务性的特质。”郭迟说道。如今，作为武汉大学国家卫星系统工程技术研究中心的教授及博导，郭迟的团队汇集了计算机、测绘、电子信息、人工智能等多元学科背景的人才，充分体现了研究方向上的交叉性。“我们的团队名为‘知域’，语出《周礼》的‘以天下土地之图，周知九州之地域’，意在将位置服务技术应用到各行业，用地理信息技术推动社会经济发展。”而事实上，多年来，郭迟及其团队确实一直在围绕测绘与其他学科交叉，着重于智能位置服务技术的研究。

周知九州之地域

在北京机场周边的车道上，一辆私家车正在匀速行驶着。车的主人是第一次驾车来这块区域，旁边的显示屏上精确地显示着车辆当前行驶的车道。当前普通的卫星导航定位因精度只有10米左右，所以只能判断车辆行驶在哪条道路上。而这辆车的感知技术精度可以达到亚米级，不但能知道车辆行驶在哪条车道上，还能精准感知车辆的驾驶行为。这种高精度的车载导航服务技术来自郭迟团队和同济大学等共同承担的“面向主动交通安全的城市车辆在线位置服务关键理论技术”项目。

郭迟在中国经济信息社“未来城市安全风险应对理论与实践”专题研讨会现场发言

郭迟介绍说:“在这个项目中我们实现了卫星导航、视觉导航和惯性导航的有机结合，是国内最早一批实现了车道级导航电子地图，且搭建服务于主动交通安全的无缝导航定位系统。”在随后的产业化过程中，他们研发了“北斗即时判”高精度警保联动的车联网终端，“当车辆发生事故时，智能终端第一时间采集事故发生过程的高精度（亚米级）北斗/GNSS定位轨迹数据，系统自动上传事故前后10秒视频，智能分析车主驾驶行为，包括记录行驶车道，精准的急加速、急减速、急转弯、急变道等车辆行驶信息。这些关键数据形成完整的证据链，真正做到‘精准还原现场’，大大降低了交通拥堵的风险和保险公司现场勘查的成本。”这一成果先后获得了全国高校技术产品交易会最佳产品奖、中国高新技术产品交易会优秀产品奖、湖北省专利银奖、高等学校科学研究优秀成果奖科技进步奖二等奖和上海市科技进步奖一等奖，还由此推动了测绘领域《道路高精度电子导航地图数据规范》《道路高精度电子导航地图生产技术规范》这两个重量级行业标准的产生。

事实上，导航与位置服务不单在车联网领域有着极其广泛的载体群。郭迟及其团队还将精准定位应用于社区的监控和防御。他们承担的公共安全领域国家重点研发计划“社区风险监测与防范关键技术研究”课题，在天津、宜昌等地开展应用。面对社区的治安风险尤其是重点/特殊人员监控及服务需求，他们研制了面向大众行人的低成本、高精度的无缝定位设备，并结合时空大数据分析，为社区矫正人员管控、老弱病残帮助提供服务。这些工作降低了社区重点人员再犯罪风险，为我国精细智能社区的建设做出了有益的尝试。

利箭在弦

2020年学生团队合影

不得不说，将测绘学科与人工智能等学科交叉，进行导航定位等方向的研究这一决策的确十分有前瞻性。2017年，国务院出台了《新一代人工智能发展规划》，将精准实时定位、自适应导航等列入人工智能的关键技术研究中。2018年，“知域”团队就投入到国家重点研发项目“基于视觉的机器人环境建模与定位导航”的攻关中。该项目重点突破了自主智能系统计算架构、复杂动态场景感知与理解、实时精准定位、面向复杂环境的适应性智能导航等共性技术，支撑无人系统应用和产业发展。什么是智能导航？郭迟认为，智能导航首先要用到人工智能的算法和方法，要将深度强化学习等AI领域的计算方法结合到卫星定位、惯性组合等测绘传统模型上，带来导航定位方法论的创新。另外，蚂蚁脑容量小，却具备导航能力，这种时空认知的机理也需要探究。他们未来要做的一个方向就是这种具有生物性的智能导航。

带领本科生团队参加第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛获全国二等奖

现如今，不仅是技术研发，在国家的倡导下，大力发展成果转化成为科技领域另一重要浪潮。面对成果转化的任务，“知域”团队在武汉大学技术转移中心支持下，在中山市成立的科技公司已经获得了国家高新技术企业认定。他们将北斗高精度导航定位技术、人工智能深度学习技术、机器人控制技术等最新科研成果集成，从硬件、软件、教学3个方面入手，研制了“融合北斗和AI的智能导航软硬件实验教学系统”，获得了中国高交会优秀产品奖、高等教育学会高校教学创新奖、卫星导航协会教学成果奖特等奖等一系列荣誉，在中山大学、南京大学、华中科技大学、合肥工业大学、北京工业大学等十余所高校推广应用，被《科技日报》和国际著名期刊Nature报道。依托他们的产业化成果，“学生可独立完成各种集成度高、创新性强的研发工作，形成自己的机器人作品。”郭迟说道，“同时围绕这些高水平科研项目和产业化成果，我们积极组织学生参加了学科竞赛，以此调动学生创新科研的积极性，为团队培养后备人才。”近几年来，“知域”团队的学生在全国“互联网+”“挑战杯”“世界机器人大赛”“中国研究生人工智能大赛”等顶级高水平学科竞赛中获奖20余次，其中“互联网+”大赛金奖1项、“挑战杯”大赛银奖1项，全国研究生创新实践系列赛一等奖5项，成为武汉大学“三创”教育最具代表性的团队，形成了“以学科交叉作为平台来支撑学科竞赛，以学科竞赛来促进创新型人才的培养”的产学研教协同创新的稳定发展模式。

“不管我们在学术或者生活上有何种矛盾，只要碰到重要项目，所有团队成员都会抛开一切成见，紧密联系在一起做关于协同的研究。”在郭迟看来，这样的团队就如同一支利箭，不管什么时候，都能发挥最大的力量。关于未来，“知域”有明确的规划。如今，利箭已在弦上，郭迟及其团队已经蓄势待发，准备迎接下一步的挑战。