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捧回冠军才算结课!武大代表队获室内定位比赛全球总冠军

国际大赛也是一门课,还能拿学分

武大代表队获室内定位比赛全球总冠军

如果你被蒙上眼睛,带进一栋陌生的11层楼复杂建筑,内有图书馆、多层办公区、地下室、仓库等,让你用3.5小时,独立闯关8道关卡后,毫发无损地站在指定区域……这种高难度的迷宫游戏,你闯关成功的把握有多大?16日,湖北日报全媒记者从武汉大学获悉,该校测绘遥感信息工程国家重点实验室主任陈锐志教授带领的团队,获得美国国家标准与技术研究院举办的PerfLoc国际室内定位比赛全球总冠军。该比赛也是武汉大学一门面向研究生的研究学分课。

图说:团队和主办方合影,左四为陈锐志

三个硬指标,违反一个就淘汰

此次全球共三支团队被邀进入决赛,包括加州理工大学、硅谷PNI公司代表队和武汉大学代表队,只有武大代表队顺利闯关成功完成比赛。

PerfLoc是室内定位领域难度最高、测试最严、影响最大的世界级赛事。分为初赛、决赛两个阶段。线上初赛从2017年3月至2018年1月,吸引世界各地170余支队伍参赛,包括美国加州理工大学、卡耐基梅隆大学、韩国科学技术院等世界名校,以及来自硅谷、北京的多家科技公司。

“决赛中必须同时满足三个硬指标:3.5小时的比赛时间内不能死机;响应时间不能超过5秒;响应时不能在同一个坐标位置。”陈锐志介绍,比赛规则是:比赛组织方的工作人员拿着手机,安装参赛团队设计的室内定位APP,进入大楼内开始测试这款APP的性能。

“这栋大楼我们是完全陌生的,只知道它的外部轮廓和WiFi位置。APP要在最短时间里,告诉工作人员‘我在哪里’。”团队成员、博士生郭光毅说,大楼里有书架高低间隔的图书馆、走道狭窄的储物间、没有信号的地下室、旋转楼梯、办公室等,不管工作人员怎么“花式前行”,APP都要在5秒内给出定位。比如,工作人员把手机放在手推车里,以蛇行、舞步后退、爬行、进电梯等方式,推着手推车走一段距离后,要求报出此时的定位。如果响应时间超过5秒,就犯规了;或者无法定位,报出上次汇报时的同一坐标位置,也犯规了。

陈锐志团队成功通过全部8个复杂的测试场景考验,夺得冠军,获2万美金奖励。团队将出席6月份在美国圣地亚哥举行的公共安全宽带会议,介绍参赛经验。另外,NIST将资助团队以PerfLoc比赛冠军的名义,参与今年9月份在法国南特举办的IPIN室内定位比赛。

算法要“聪明” 声光电场都是辅助参照物

比赛设置了8个苛刻的“魔鬼场景”,包括:图书馆、多层办公区、仓库、地下室等。用户行为模式包含多种行走模式,包括:前进、后退、左右侧走、爬行、推车、上下楼梯及乘电梯等,实现了对日常用户的定位场景和模式的“全覆盖”测试。无法预知工作人员会以何种方式将手机带到哪里。只有算法足够“聪明”,才能完成NIST的高难度赛制。

“人们有八成时间都在室内活动。”陈锐志介绍,在全球卫星导航系统支撑下,室外定位技术已经成熟,但到室内就不那么灵敏了。“我们平时用的各种计步APP,在很多日常情境下,比如,把手机放在推车里、进电梯等,精度就会产生很大的偏差。”陈锐志团队在研发这一款APP时,会融合声、光、电、场所有信息作为辅助参照物,想到各种各样的算法,尽量精准地自动识别步行者的行为。

陈锐志介绍,智能手机内置的传感器,如手机里自带的加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计等,其实都能帮助定位。室内空间也有丰富的信号源,如WiFi、蓝牙、地磁以及门窗等都包含有地理信息。团队通过算法将这些信号“翻译”成位置,使智能手机相当于用户的“眼睛”。该团队通过手机实现视觉定位的精度已达到30厘米。

陈锐志目前正承担国家十三五重点研发计划“高可用高精度室内智能混合定位与室内GIS技术”项目,“这次比赛,也是对项目阶段性成果的一次很好的检验。我们也从比赛中发现了不足,项目的后半程需要更加努力,才能满足国家对我们的要求。”陈锐志说。

在室内如何获得精准定位导航服务,成为科技创新和市场共同关注的焦点,Google、苹果、百度等巨头纷纷紧盯室内定位导航技术。陈锐志说,尤其结合物联网、人工智能等技术后,其应用需求将迎来爆发式增长。

“捧回冠军,我们这门课才算结课”

这支团队的另一个身份,是一门科学研究课程的师生。去年8月,在研究生院的支持下,陈锐志联合上述教师组建授课团队,开设了一门面向研究生的研究学分课。8月底,陈锐志在网上看到PerfLoc比赛通知后,决定师生一起参赛,将参加这一高难度赛事与上课合二为一。

“PerfLoc的高难度,我们业界是知道的。所以,我们将结课的目标定为:获得冠军。”陈锐志笑着说。

网上报名后,可以下载比赛要求,它们成为课程内容。初赛共历时5个月,每天可以向系统提交3次测试评估点的坐标,但整个比赛的总提交次数不能超过150次。NIST的网上测评系统会拿这些数据去测试精度,据此得出成绩和排序。

每两周的周一晚上,团队召开讨论会,集思广益,同学们努力去发现科学问题和在导师们的指导下解决一个个问题。“比如,我们测试APP性能时,每天室内行走近4万步,尽可能地优化算法。”郭光毅和队友们在这门课中,进行了一次体力和科研的双重实践。

捧回国际冠军的奖牌,意味着这门课如愿结课;陈锐志说,这只是个开始。(湖北日报全媒记者文俊 韩晓玲 通讯员肖珊、郑星雨)

责编:汉网

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