國際大賽也是一門課，還能拿學(xué)分
武大代表隊獲室內(nèi)定位比賽全球總冠軍
如果你被蒙上眼睛，帶進(jìn)一棟陌生的11層樓復(fù)雜建筑，內(nèi)有圖書館、多層辦公區(qū)、地下室、倉庫等，讓你用3.5小時，獨立闖關(guān)8道關(guān)卡后，毫發(fā)無損地站在指定區(qū)域……這種高難度的迷宮游戲，你闖關(guān)成功的把握有多大？16日，湖北日報全媒記者從武漢大學(xué)獲悉，該校測繪遙感信息工程國家重點實驗室主任陳銳志教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊，獲得美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院舉辦的PerfLoc國際室內(nèi)定位比賽全球總冠軍。該比賽也是武漢大學(xué)一門面向研究生的研究學(xué)分課。
圖說：團(tuán)隊和主辦方合影，左四為陳銳志
三個硬指標(biāo)，違反一個就淘汰
此次全球共三支團(tuán)隊被邀進(jìn)入決賽，包括加州理工大學(xué)、硅谷PNI公司代表隊和武漢大學(xué)代表隊，只有武大代表隊順利闖關(guān)成功完成比賽。
PerfLoc是室內(nèi)定位領(lǐng)域難度最高、測試最嚴(yán)、影響最大的世界級賽事。分為初賽、決賽兩個階段。線上初賽從2017年3月至2018年1月，吸引世界各地170余支隊伍參賽，包括美國加州理工大學(xué)、卡耐基梅隆大學(xué)、韓國科學(xué)技術(shù)院等世界名校，以及來自硅谷、北京的多家科技公司。
“決賽中必須同時滿足三個硬指標(biāo)：3.5小時的比賽時間內(nèi)不能死機；響應(yīng)時間不能超過5秒；響應(yīng)時不能在同一個坐標(biāo)位置。”陳銳志介紹，比賽規(guī)則是：比賽組織方的工作人員拿著手機，安裝參賽團(tuán)隊設(shè)計的室內(nèi)定位APP，進(jìn)入大樓內(nèi)開始測試這款A(yù)PP的性能。
“這棟大樓我們是完全陌生的，只知道它的外部輪廓和WiFi位置。APP要在最短時間里，告訴工作人員‘我在哪里’。”團(tuán)隊成員、博士生郭光毅說，大樓里有書架高低間隔的圖書館、走道狹窄的儲物間、沒有信號的地下室、旋轉(zhuǎn)樓梯、辦公室等，不管工作人員怎么“花式前行”，APP都要在5秒內(nèi)給出定位。比如，工作人員把手機放在手推車?yán)铮陨咝小⑽璨胶笸恕⑴佬小⑦M(jìn)電梯等方式，推著手推車走一段距離后，要求報出此時的定位。如果響應(yīng)時間超過5秒，就犯規(guī)了；或者無法定位，報出上次匯報時的同一坐標(biāo)位置，也犯規(guī)了。
陳銳志團(tuán)隊成功通過全部8個復(fù)雜的測試場景考驗，奪得冠軍，獲2萬美金獎勵。團(tuán)隊將出席6月份在美國圣地亞哥舉行的公共安全寬帶會議，介紹參賽經(jīng)驗。另外，NIST將資助團(tuán)隊以PerfLoc比賽冠軍的名義，參與今年9月份在法國南特舉辦的IPIN室內(nèi)定位比賽。
算法要“聰明” 聲光電場都是輔助參照物
比賽設(shè)置了8個苛刻的“魔鬼場景”，包括：圖書館、多層辦公區(qū)、倉庫、地下室等。用戶行為模式包含多種行走模式，包括：前進(jìn)、后退、左右側(cè)走、爬行、推車、上下樓梯及乘電梯等，實現(xiàn)了對日常用戶的定位場景和模式的“全覆蓋”測試。無法預(yù)知工作人員會以何種方式將手機帶到哪里。只有算法足夠“聰明”，才能完成NIST的高難度賽制。
“人們有八成時間都在室內(nèi)活動。”陳銳志介紹，在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)支撐下，室外定位技術(shù)已經(jīng)成熟，但到室內(nèi)就不那么靈敏了。“我們平時用的各種計步APP，在很多日常情境下，比如，把手機放在推車?yán)铩⑦M(jìn)電梯等，精度就會產(chǎn)生很大的偏差。”陳銳志團(tuán)隊在研發(fā)這一款A(yù)PP時，會融合聲、光、電、場所有信息作為輔助參照物，想到各種各樣的算法，盡量精準(zhǔn)地自動識別步行者的行為。
陳銳志介紹，智能手機內(nèi)置的傳感器，如手機里自帶的加速度計、陀螺儀、磁力計、氣壓計等，其實都能幫助定位。室內(nèi)空間也有豐富的信號源，如WiFi、藍(lán)牙、地磁以及門窗等都包含有地理信息。團(tuán)隊通過算法將這些信號“翻譯”成位置，使智能手機相當(dāng)于用戶的“眼睛”。該團(tuán)隊通過手機實現(xiàn)視覺定位的精度已達(dá)到30厘米。
陳銳志目前正承擔(dān)國家十三五重點研發(fā)計劃“高可用高精度室內(nèi)智能混合定位與室內(nèi)GIS技術(shù)”項目，“這次比賽，也是對項目階段性成果的一次很好的檢驗。我們也從比賽中發(fā)現(xiàn)了不足，項目的后半程需要更加努力，才能滿足國家對我們的要求。”陳銳志說。
在室內(nèi)如何獲得精準(zhǔn)定位導(dǎo)航服務(wù)，成為科技創(chuàng)新和市場共同關(guān)注的焦點，Google、蘋果、百度等巨頭紛紛緊盯室內(nèi)定位導(dǎo)航技術(shù)。陳銳志說，尤其結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)后，其應(yīng)用需求將迎來爆發(fā)式增長。
“捧回冠軍，我們這門課才算結(jié)課”
這支團(tuán)隊的另一個身份，是一門科學(xué)研究課程的師生。去年8月，在研究生院的支持下，陳銳志聯(lián)合上述教師組建授課團(tuán)隊，開設(shè)了一門面向研究生的研究學(xué)分課。8月底，陳銳志在網(wǎng)上看到PerfLoc比賽通知后，決定師生一起參賽，將參加這一高難度賽事與上課合二為一。
“PerfLoc的高難度，我們業(yè)界是知道的。所以，我們將結(jié)課的目標(biāo)定為：獲得冠軍。”陳銳志笑著說。
網(wǎng)上報名后，可以下載比賽要求，它們成為課程內(nèi)容。初賽共歷時5個月，每天可以向系統(tǒng)提交3次測試評估點的坐標(biāo)，但整個比賽的總提交次數(shù)不能超過150次。NIST的網(wǎng)上測評系統(tǒng)會拿這些數(shù)據(jù)去測試精度，據(jù)此得出成績和排序。
每兩周的周一晚上，團(tuán)隊召開討論會，集思廣益，同學(xué)們努力去發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題和在導(dǎo)師們的指導(dǎo)下解決一個個問題。“比如，我們測試APP性能時，每天室內(nèi)行走近4萬步，盡可能地優(yōu)化算法。”郭光毅和隊友們在這門課中，進(jìn)行了一次體力和科研的雙重實踐。
捧回國際冠軍的獎牌，意味著這門課如愿結(jié)課；陳銳志說，這只是個開始。(湖北日報全媒記者文俊 韓曉玲 通訊員肖珊、鄭星雨)
