國(guó)際大賽也是一門(mén)課，還能拿學(xué)分
武大代表隊(duì)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(shū)館、多層辦公區(qū)、地下室、倉(cāng)庫(kù)等，讓你用3.5小時(shí)，獨(dú)立闖關(guān)8道關(guān)卡后，毫發(fā)無(wú)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?qǐng)?bào)全媒記者從武漢大學(xué)獲悉，該校測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任陳銳志教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，獲得美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院舉辦的PerfLoc國(guó)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(mén)面向研究生的研究學(xué)分課。
圖說(shuō)：團(tuán)隊(duì)和主辦方合影，左四為陳銳志
三個(gè)硬指標(biāo)，違反一個(gè)就淘汰
此次全球共三支團(tuán)隊(duì)被邀進(jìn)入決賽，包括加州理工大學(xué)、硅谷PNI公司代表隊(duì)和武漢大學(xué)代表隊(duì)，只有武大代表隊(duì)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(cè)試最嚴(yán)、影響最大的世界級(jí)賽事。分為初賽、決賽兩個(gè)階段。線(xiàn)上初賽從2017年3月至2018年1月，吸引世界各地170余支隊(duì)伍參賽，包括美國(guó)加州理工大學(xué)、卡耐基梅隆大學(xué)、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院等世界名校，以及來(lái)自硅谷、北京的多家科技公司。
“決賽中必須同時(shí)滿(mǎn)足三個(gè)硬指標(biāo)：3.5小時(shí)的比賽時(shí)間內(nèi)不能死機(jī)；響應(yīng)時(shí)間不能超過(guò)5秒；響應(yīng)時(shí)不能在同一個(gè)坐標(biāo)位置?！标愪J志介紹，比賽規(guī)則是：比賽組織方的工作人員拿著手機(jī)，安裝參賽團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的室內(nèi)定位APP，進(jìn)入大樓內(nèi)開(kāi)始測(cè)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(shí)間里，告訴工作人員‘我在哪里’?！眻F(tuán)隊(duì)成員、博士生郭光毅說(shuō)，大樓里有書(shū)架高低間隔的圖書(shū)館、走道狹窄的儲(chǔ)物間、沒(méi)有信號(hào)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(jī)放在手推車(chē)?yán)铮陨咝?、舞步后退、爬行、進(jìn)電梯等方式，推著手推車(chē)走一段距離后，要求報(bào)出此時(shí)的定位。如果響應(yīng)時(shí)間超過(guò)5秒，就犯規(guī)了；或者無(wú)法定位，報(bào)出上次匯報(bào)時(shí)的同一坐標(biāo)位置，也犯規(guī)了。
陳銳志團(tuán)隊(duì)成功通過(guò)全部8個(gè)復(fù)雜的測(cè)試場(chǎng)景考驗(yàn)，奪得冠軍，獲2萬(wàn)美金獎(jiǎng)勵(lì)。團(tuán)隊(duì)將出席6月份在美國(guó)圣地亞哥舉行的公共安全寬帶會(huì)議，介紹參賽經(jīng)驗(yàn)。另外，NIST將資助團(tuán)隊(duì)以PerfLoc比賽冠軍的名義，參與今年9月份在法國(guó)南特舉辦的IPIN室內(nèi)定位比賽。
算法要“聰明” 聲光電場(chǎng)都是輔助參照物
比賽設(shè)置了8個(gè)苛刻的“魔鬼場(chǎng)景”，包括：圖書(shū)館、多層辦公區(qū)、倉(cāng)庫(kù)、地下室等。用戶(hù)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(chē)、上下樓梯及乘電梯等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)日常用戶(hù)的定位場(chǎng)景和模式的“全覆蓋”測(cè)試。無(wú)法預(yù)知工作人員會(huì)以何種方式將手機(jī)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(shí)間都在室內(nèi)活動(dòng)?！标愪J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(shí)用的各種計(jì)步APP，在很多日常情境下，比如，把手機(jī)放在推車(chē)?yán)铩⑦M(jìn)電梯等，精度就會(huì)產(chǎn)生很大的偏差?！标愪J志團(tuán)隊(duì)在研發(fā)這一款A(yù)PP時(shí)，會(huì)融合聲、光、電、場(chǎng)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(dòng)識(shí)別步行者的行為。
陳銳志介紹，智能手機(jī)內(nèi)置的傳感器，如手機(jī)里自帶的加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、氣壓計(jì)等，其實(shí)都能幫助定位。室內(nèi)空間也有豐富的信號(hào)源，如WiFi、藍(lán)牙、地磁以及門(mén)窗等都包含有地理信息。團(tuán)隊(duì)通過(guò)算法將這些信號(hào)“翻譯”成位置，使智能手機(jī)相當(dāng)于用戶(hù)的“眼睛”。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)定位的精度已達(dá)到30厘米。
陳銳志目前正承擔(dān)國(guó)家十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)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(xiàng)目，“這次比賽，也是對(duì)項(xiàng)目階段性成果的一次很好的檢驗(yàn)。我們也從比賽中發(fā)現(xiàn)了不足，項(xiàng)目的后半程需要更加努力，才能滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)我們的要求。”陳銳志說(shuō)。
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(chǎng)共同關(guān)注的焦點(diǎn)，Google、蘋(píng)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(shuō)，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(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。
“捧回冠軍，我們這門(mén)課才算結(jié)課”
這支團(tuán)隊(duì)的另一個(gè)身份，是一門(mén)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(duì)，開(kāi)設(shè)了一門(mén)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(shuō)。
網(wǎng)上報(bào)名后，可以下載比賽要求，它們成為課程內(nèi)容。初賽共歷時(shí)5個(gè)月，每天可以向系統(tǒng)提交3次測(cè)試評(píng)估點(diǎn)的坐標(biāo)，但整個(gè)比賽的總提交次數(shù)不能超過(guò)150次。NIST的網(wǎng)上測(cè)評(píng)系統(tǒng)會(huì)拿這些數(shù)據(jù)去測(cè)試精度，據(jù)此得出成績(jī)和排序。
每?jī)芍艿闹芤煌砩?，團(tuán)隊(duì)召開(kāi)討論會(huì)，集思廣益，同學(xué)們努力去發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題和在導(dǎo)師們的指導(dǎo)下解決一個(gè)個(gè)問(wèn)題?！氨热?，我們測(cè)試APP性能時(shí)，每天室內(nèi)行走近4萬(wàn)步，盡可能地優(yōu)化算法。”郭光毅和隊(duì)友們?cè)谶@門(mén)課中，進(jìn)行了一次體力和科研的雙重實(shí)踐。
捧回國(guó)際冠軍的獎(jiǎng)牌，意味著這門(mén)課如愿結(jié)課；陳銳志說(shuō)，這只是個(gè)開(kāi)始。(湖北日?qǐng)?bào)全媒記者文俊 韓曉玲 通訊員肖珊、鄭星雨)
