【人物】武汉大学陈锐志教授:一位学者40年的“定位”故事
摘要:近日,这位从事智能手机室内外无缝导航“定位”和低轨卫星导航增强的学者,讲述了自己的人生、科研和育人“定位”故事。

芬兰当地时间4月23日,测绘遥感信息工程国家重点实验室主任陈锐志收到喜讯,他当选了芬兰科学与人文院(Finnish Academy of Science and Letters)院士,是目前该院唯一的华人院士(可见相关链接:【祝贺】实至名归!武汉大学陈锐志教授当选芬兰科学与人文院院士


凌云志,尽翱翔。从1981年考入武大测绘学院,而后的40年,尽管地理位置的“定位”不断发生改变,但学术主题和内心情感的“定位”始终未曾改变。近日,这位从事智能手机室内外无缝导航“定位”和低轨卫星导航增强的学者,讲述了自己的人生、科研和育人“定位”故事。

from clipboard陈锐志近照 科普中国供图


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1985年春天,一位学者全A通过博士毕业论文答辩,从联邦德国斯图加特大学获得博士学位,重返武汉大学测绘学院讲台;同一年,该学院一位大四的毕业生,带着学者的博士毕业论文油印本去了国家测绘局报到。

那一年,从德国学成归国的学者是李德仁院士,意气风发的毕业生是陈锐志。而今,他们都是测绘遥感信息工程国家重点实验室的领军人物。

潜心积累,学成报国;循着初心,科技强国。两位学者的轨迹里,蕴含着同样的家国情怀和赤子之心。

陈锐志40年的求学和工作轨迹,是一个典型的“洄游”样本:武大—国家测绘局(北京)—芬兰—美国—武大。

在国家测绘局工作了一年后,1987年,陈锐志前往芬兰赫尔辛基大学攻读博士,行囊里,仍然装着李德仁院士的博士毕业论文油印版,冥冥之中像带着一份来自母校的信物。

博士毕业后,陈锐志在芬兰大地测量研究所当了一段时间的研究员,去芬兰诺基亚公司当了四年工程经理,在此期间拿到了计算机硕士学位。

随后,陈锐志回到芬兰大地测量研究所担任导航定位研究室主任,成为该研究室的终身教授(一个研究室只能有1位教授,因此审核程序很严格),是芬兰聘任的第一位华人教授,还得到了芬兰总统的特许(这个职位需要芬兰语达到母语水平,若不满足这个条件,需要总统特许)

在芬兰工作了26年以后,陈锐志觉得自己的人生需要进行重新“定位”,于是,他前往美国德州农工大学担任讲席教授。在美国工作期间,他觉得手机室内定位导航方面的研究不够多,发力不够。于是,他带着这些思考回到母校武大,因为这里有国际上排名顶尖的测绘遥感学科。

“芬兰与武测、国家测绘局的学术合作关系良好,上世纪80年代,我在国内求学和工作时受益于此。后来,我在芬兰攻读博士学位和工作期间,也全力促进中芬测绘科技合作,积极地充当中芬在测绘领域合作的‘催化剂’。”2016年,陈锐志回到武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,着力开拓中芬学术合作新路径。


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陈锐志是导航定位领域国际著名学者,致力于智能手机室内外无缝导航定位和低轨卫星导航增强的理论研究与核心技术开发,推动我国北斗导航系统的服务从室外拓展到室内,从地面提升到低轨空间。

陈锐志与这一研究领域的结缘,至少要回溯到20多年前。

2001年,芬兰大地测量研究所成立导航定位研究室,陈锐志通过严格的考核,获聘研究室主任。上任的第一件事情,就是规划研究室发展方向。结合曾经在诺基亚手机部的工作经历,以及对LBS(基于位置的服务)技术的关注,陈锐志选择了“室内定位技术”这一冷门方向。

2010年的上海世博会,当你到达芬兰馆,会看到提醒游客打开手机蓝牙的提示。随后,当你走进展馆内的展点驻足观看时,手机会收到相应的资讯网页链接。

现在听上去没有什么特别的,但放在十多年前的背景下,引来了不少人的好奇,是当时芬兰馆的一大特色。该项目更是成为上海世博会的示范项目,登上了美国导航领域期刊《GPS world》的封面报道。

上海世博会芬兰馆是陈锐志的第一个室内定位项目,“第一次在手机上做了三维导航”。事实上,由于当时的手机计算能力较差,要在手机上做导航和定位面临着如今难以想象的困难。

2016年,陈锐志担任武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室主任,同年7月,由他主持的“高可用高精度室内智能混合定位与室内GIS技术”获得“十三五”国家重点研发计划项目正式立项。

谈到目前的研究工作,陈锐志用一句话概况:从室外到室内,从地面到天上。

2020年,北斗完成全面组网,北斗系统成为中国实施改革开放40年来取得的重要成就之一。习近平总书记强调,“2035年前,(北斗)还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。”总书记的这一要求,为科研工作者指明了方向。

目前,北斗无法做到室内定位,也无法离开地面CORS网络提供高精度服务。陈锐志解释:“从室外到室内”是指,把北斗的服务能力从室外拓展到室内,形成“室内外无缝”的闭环;“从地面到天上”是指,通过“珞珈一号”试验卫星,探索将地面上的CORS基站搬到天上的可能性。

由于北斗信号无法穿透室内空间、室内定位精度低,陈锐志团队突破了基于音频的智能手机室内定位技术。与目前广泛采用的蓝牙定位技术相比,其信号作用距离从5-10米扩大到50米,测距精度从2-5米提升到0.12米(实验室测试环境),是目前世界上可支持所有大众手机精度最高的定位技术。

据介绍,该技术有望解决智能手机室内定位精度低、信号覆盖范围小、成本高且室内定位没有完全自主知识产权芯片的痛点。目前,陈锐志团队正在致力于室内定位核心技术的突破与产业化,争取实现完全自主知识产权的音频加北斗的室内外无缝定位芯片,并将其产业化。

“我希望,我们团队的研究面向经济服务主战场,能够切实提高民生福祉,而不是停留在实验室里。”陈锐志透露,目前“音频定位技术”产业化有序推进中。

此外,陈锐志的另一项研究工作,即“珞珈一号”星基增强技术。目前室外有许多CORS基站,通过接受北斗信号,提供精准定位服务;在没有CORS基站覆盖的地方(如境外和远海),则无法提供高精度实时定位。陈锐志团队提出设想:如果把地上的CORS基站搬到天上,用天上动态的卫星基站取代地面静态的CORS基站,也许可以实现更泛在的定位服务。

不过,陈锐志也表示,目前该研究还处在理论探索的阶段,“如果把CORS站搬到天上,在算法、信号传播途径等方面,都和地面不太一样。”

陈锐志在采访中表示,虽然难度较大,团队仍然全力以赴,希望在未来空间信息领域多做些从0到1的突破。


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一直以来,测绘遥感信息工程国家重点实验室十分注重学术传承和梯队建设,形成了“五代传承、四世同堂”,交叉综合、结构合理的师资队伍建设格局,在学界和业界传为佳话。

陈锐志担任测绘遥感信息工程国家重点实验室主任以后,延续这一优秀传承,在人才梯队建设上不遗余力,以实际行动响应学校人才强校战略。

他在在芬兰和美国工作期间,培养了一批华人优秀青年科学家,2016-2020期间,他们“组团”回到武汉大学,陈锐志因此被誉为“青年人才孵化器”。

与此同时,陈锐志高度重视实验室外籍师资队伍建设,“我们作为全球领先的学科,要致力于打造高层次外籍教师队伍,构建顶尖的国际学术交流生态,增强原始创新能力,站在更高视野推动学科发展和人才培养。”

教育高质量发展,立德树人是根本。陈锐志在采访中谈到,测绘遥感信息工程国家重点实验室作为科研单位,没有本科生,怎样助推学校立德树人和三全育人?为此,国家重点实验室进行了探索:创新本科人才模式,以科研优势反哺本科人才培养。

该国家重点实验室以在研国家级科研项目为依托,在学校大学生创新创业训练项目框架下设立“双一流”创新训练专项,资助对科研有浓厚兴趣、学有余力的本科生开展科研活动,鼓励学生进行跨学科、跨层次的合作研究。

截至目前,测绘遥感信息工程国家重点实验室设立了“双一流”创新训练专项98项,其中国家级创新训练项目35项、省级创新训练项目43项、校级创新训练项目20项。

在研究生培养中,陈锐志强调培养学生的原始创新能力,其中的抓手包括鼓励学生参与国际比赛和设立原始创新奖。从2017年至今,这一模式不断完善。

2017年,陈锐志将室内定位领域难度最高、测试最严、影响最大的世界级赛事——PerfLoc,设计成了一门面向研究生的研究学分课,在教学理念上进行创新,导师团队带领学生边学边参赛;在学习方法上进行创新,引导学生借助跨学科思维解决通用型问题。经过近一年的鏖战,陈锐志带领的学生团队获得全球冠军。

今年,谷歌也在全球公开了“Smart phone Decimeter Challenge”(智能手机分米级定位挑战赛)。该赛事是室外GNSS定位比赛,不是陈锐志团队的主战场,他认为得奖概率不太高,但仍然鼓励学生们参赛。

“这个比赛的难度很大,是提升学生们发现问题、解决问题能力的好机会。能力的提升比得奖更重要。”陈锐志说。

“延续这一培养模式,我们以国际顶尖比赛为抓手,组织不同的学生团队参赛,在备赛过程中进行创新思维培养。”陈锐志介绍。

与此同时,测绘遥感信息工程国家重点实验室还设立了原始创新奖,评审标准是科研成果的原始创新程度、不唯论文。5个不同的研究方向各有一个名额,各奖励5万元,以鼓励学生的原始创新。

“这个奖学金的评定不是看论文,而是重点考察学生的研究思路,是否符合从0到1的原始创新的要求。”陈锐志说。

陈锐志表示,参加国际赛事、设立原始创新奖、邀请企业CEO主讲“工程案例”课等举措,核心都在于营造原始创新的氛围。

希望通过一流的环境培养一流的学生,最终推动一流学科的发展,打造完整的原始创新生态链。”在采访的最后,陈锐志强调。

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