建設(shè)背景

無人機(jī)與人工智能的結(jié)合，正在重塑傳統(tǒng)行業(yè)并開拓全新應(yīng)用場景。通過搭載AI芯片、傳感器及深度學(xué)習(xí)算法，無人機(jī)實(shí)現(xiàn)了從“遠(yuǎn)程操控工具”到“自主決策終端”的跨越式進(jìn)化。在核心技術(shù)層面，AI賦予無人機(jī)實(shí)時(shí)環(huán)境感知能力，如通過計(jì)算機(jī)視覺識別障礙物、追蹤目標(biāo)，結(jié)合SLAM技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場景下的精準(zhǔn)避障與路徑規(guī)劃。行業(yè)應(yīng)用中，農(nóng)業(yè)無人機(jī)通過多光譜分析精準(zhǔn)監(jiān)測作物健康，物流無人機(jī)利用智能調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化配送路線，安防巡檢無人機(jī)則能自動(dòng)識別異常行為并預(yù)警。更值得關(guān)注的是，AI驅(qū)動(dòng)的無人機(jī)集群技術(shù)已應(yīng)用于災(zāi)害救援，多機(jī)協(xié)作可快速構(gòu)建三維災(zāi)情模型，提升搜救效率。

隨著邊緣計(jì)算與5G技術(shù)的融合，未來無人機(jī)將在城市管理、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域展現(xiàn)更強(qiáng)的實(shí)時(shí)決策能力，但同時(shí)也面臨數(shù)據(jù)隱私、空域安全等挑戰(zhàn)，亟待技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)的協(xié)同創(chuàng)新，無人機(jī)+人工智能在多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域都有著學(xué)術(shù)研究意義。對于高等院校來說，面對無人機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，如何培養(yǎng)兼具不同學(xué)科和領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用與行業(yè)知識的復(fù)合型人才成為了重點(diǎn)，同時(shí)，人工智能技術(shù)能夠與高校教學(xué)的深度融合，將推動(dòng)教育從“規(guī)模導(dǎo)向”向“質(zhì)量驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型，要求高校在課程創(chuàng)新、師資建設(shè)、成果落地、資源整合等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)性變革，結(jié)合學(xué)生自身情況，從“標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)”轉(zhuǎn)向“精準(zhǔn)化育人”。

建立無人機(jī)與人工智能實(shí)驗(yàn)室，能夠推動(dòng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，培養(yǎng)復(fù)合型人才，搭建產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺，加速人工智能與無人機(jī)融合技術(shù)的突破。同時(shí)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，革新教育模式與科研體系，不僅是技術(shù)研發(fā)與人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，更是連接教育、產(chǎn)業(yè)與科研的核心樞紐，其目標(biāo)在于通過技術(shù)賦能與生態(tài)協(xié)同，推動(dòng)社會生產(chǎn)力和創(chuàng)新能力的雙重躍升。

高校人工智能+無人機(jī)實(shí)驗(yàn)室方案概述

“人工智能+”‌（Artificial Intelligence Plus，AI+）是指將人工智能技術(shù)與各行各業(yè)深度融合，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展的一種理念與實(shí)踐。它不僅是將人工智能應(yīng)用于某一特定領(lǐng)域，而是通過技術(shù)的集成與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)行業(yè)的全面賦能與重構(gòu)。機(jī)器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支，用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷，通過機(jī)器視覺產(chǎn)品將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。

實(shí)驗(yàn)室聚焦人工智能技術(shù)研究、應(yīng)用開發(fā)及人才培養(yǎng)，配備先進(jìn)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)儀器，可滿足教學(xué)、科研和競賽各類需求。通過配備搭載各類傳感器的無人機(jī)，可滿足數(shù)據(jù)采集等需求，數(shù)據(jù)分析與處理聚焦大數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘的前沿科研平臺，集成了分布式計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)與可視化分析技術(shù)體系。實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了"采集-存儲-計(jì)算-應(yīng)用"四層技術(shù)架構(gòu)，配備混合計(jì)算集群、GPU訓(xùn)練與推理服務(wù)器及大容量存儲系統(tǒng)，支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、時(shí)序數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)等多模態(tài)數(shù)據(jù)的并行處理。

主要功能

1）了解分布式、邊緣計(jì)算和各類芯片架構(gòu)原理
分布式人工智能全場景智慧教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺包括分布式人工智能系統(tǒng)各個(gè)主要組成部分，主要模塊包括終端設(shè)備、邊緣設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和云端設(shè)備，可滿足人工智能全場景教學(xué)、實(shí)驗(yàn)與科研。
2）滿足不同場景教學(xué)實(shí)驗(yàn)需求
滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式計(jì)算、高性能計(jì)算與邊緣計(jì)算相關(guān)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)。
■ 實(shí)現(xiàn)人工智能模型訓(xùn)練與優(yōu)化，可滿足各類人工智能應(yīng)用開發(fā)、測試與部署，滿足大語言模型離線部署與應(yīng)用。
■ 終端節(jié)點(diǎn)可對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，終端設(shè)備包括ARM和RISC-V不同芯片架構(gòu)類型的模塊，可滿足不同類型架構(gòu)芯片的原理學(xué)習(xí)和程序開發(fā)、Linux相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)與開發(fā)、基礎(chǔ)AI模型的部署等。
■ 當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)性能不足以滿足需求時(shí)，將一部分處理后的數(shù)據(jù)交由算力更強(qiáng)的邊緣節(jié)點(diǎn)處理，邊緣節(jié)點(diǎn)采用JETSON Orin NX Super和華為昇騰架構(gòu)，可滿足不同類型架構(gòu)芯片的原理學(xué)習(xí)，滿足較為復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)相關(guān)程序開發(fā)和部署。
■ 云端設(shè)備提供高性能計(jì)算模塊和存儲模塊，當(dāng)終端和邊緣設(shè)備算力無法滿足需求時(shí)，可將部分處理后的數(shù)據(jù)交由高性能的云端處理，可滿足模型訓(xùn)練與推理，提供大語言模型本地化部署方案。
■ 云端設(shè)備還提供存儲模塊，提供大容量數(shù)據(jù)存儲空間，各模塊均可訪問其數(shù)據(jù)。
■ 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括路由模塊、交換模塊和管理模塊，路由模塊、交換模塊提供各模塊之間的互聯(lián)互通，路由模塊支持二次開發(fā)，支持自定義網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置。
支持統(tǒng)一管理
■ 管理模塊可以對所有模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理與配置和協(xié)同調(diào)度，集成可視化監(jiān)控系統(tǒng)，可在同一頁面展示所有模塊的CPU、RAM、GPU等占用情況數(shù)據(jù)，使用圖形化方式展示。
■ 各模塊支持二次開發(fā)，提供豐富教程資料，便于教學(xué)、競賽和科研使用。
3）無人機(jī)傳感器系統(tǒng)開發(fā)
無人機(jī)等任何智能設(shè)備都離不開傳感器技術(shù)，學(xué)生需要了解各類傳感器的工作原理和特征并結(jié)合理論知識完成傳感器系統(tǒng)軟硬件開發(fā)，并將相關(guān)傳感器與無人機(jī)結(jié)合以實(shí)現(xiàn)更多功能，能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合開發(fā)能力。
4）慣性導(dǎo)航系統(tǒng)開發(fā)
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，可用于無衛(wèi)星定位時(shí)的持續(xù)導(dǎo)航定位。學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)原理，并開發(fā)符合實(shí)際需求的軟硬件系統(tǒng)并與無人機(jī)進(jìn)行結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的軟硬件開發(fā)能力。
5）無人機(jī)算法仿真
可在計(jì)算機(jī)中模擬無人機(jī)與人工智能算法，避免因程序設(shè)計(jì)不當(dāng)造成無人機(jī)損壞或造成人員受傷。
6）掌握人工智能系統(tǒng)環(huán)境搭建
了解和掌握主要人工智能開發(fā)和應(yīng)用的系統(tǒng)環(huán)境搭建，能夠運(yùn)行常見人工智能模型并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
7）了解環(huán)境感知與傳感器技術(shù)
了解和掌握智能環(huán)境感知和傳感器相關(guān)技術(shù)，學(xué)習(xí)ROS與SLAM建圖相關(guān)技術(shù)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
8）掌握無人機(jī)+人工智能相關(guān)知識
了解和掌握人工智能、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺等知識，學(xué)習(xí)無人機(jī)避障礙、導(dǎo)航、目標(biāo)跟蹤等原理并實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用。熟悉并配置ROS操作系統(tǒng)，熟悉Linux操作系統(tǒng)常用命令。
9）了解無人機(jī)自主飛行原理
了解和驗(yàn)證無人機(jī)自主飛行相關(guān)技術(shù)方案和原理，學(xué)習(xí)無人機(jī)控制相關(guān)技術(shù)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
10）了解和掌握蜂群協(xié)同定位和協(xié)同控制
支持多無人機(jī)之間的協(xié)同定位，使蜂群在飛行過程中能夠準(zhǔn)確知曉彼此位置，為蜂群的協(xié)同飛行、編隊(duì)等功能提供基礎(chǔ)?？蓪?shí)現(xiàn)無人機(jī)之間的機(jī)間兩兩通信，任意一架無人機(jī)均可獲取其他無人機(jī)的信息以及控制其他無人機(jī)飛行，從而實(shí)現(xiàn)蜂群的協(xié)同飛行、編隊(duì)變換等復(fù)雜功能，以完成各種任務(wù)。
11）了解和掌握蜂群協(xié)同定位和協(xié)同控制
支持多無人機(jī)之間的協(xié)同定位，使蜂群在飛行過程中能夠準(zhǔn)確知曉彼此位置，為蜂群的協(xié)同飛行、編隊(duì)等功能提供基礎(chǔ)?？蓪?shí)現(xiàn)無人機(jī)之間的機(jī)間兩兩通信，任意一架無人機(jī)均可獲取其他無人機(jī)的信息以及控制其他無人機(jī)飛行，從而實(shí)現(xiàn)蜂群的協(xié)同飛行、編隊(duì)變換等復(fù)雜功能，以完成各種任務(wù)。

關(guān)于中航恒拓

中航恒拓智能科技河北有限公司，創(chuàng)立于2014年，專門致力于教育、科研無人機(jī)領(lǐng)域，主要提供面向教育教學(xué)及科研、競賽的人工智能+無人機(jī)解決方案及相關(guān)配套產(chǎn)品。主要產(chǎn)品及服務(wù)包括面向教育的無人機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺、無人機(jī)創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室解決方案、無人機(jī)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室解決方案、職業(yè)院校無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)方案、無人機(jī)產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等，為各類教育機(jī)構(gòu)提供無人機(jī)教育、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐、競賽及學(xué)科建設(shè)多一站式服務(wù)。

公司具有強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，于 2016 年在北京成立研發(fā)中心，與多家知名高校和研究機(jī)構(gòu)合作，目前擁有專利及軟件著作權(quán)數(shù)十項(xiàng)，2019 年被認(rèn)定為為高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)已與多所院校合作設(shè)立無人機(jī)專業(yè)、成立無人機(jī)工程實(shí)驗(yàn)室，提供了大量教學(xué)和比賽用無人機(jī)。

公司與國內(nèi)多所知名院校就實(shí)驗(yàn)室共建、產(chǎn)品研發(fā)與測試、學(xué)生實(shí)訓(xùn)等諸多方面展開深如合作。先后與北京交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、中科院自動(dòng)化所等單位在技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)等方面進(jìn)行深入合作。同時(shí)與北京威斯博、慧伊創(chuàng)新科技、河北蟻人電子等多家企業(yè)合作進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)和設(shè)計(jì)，發(fā)揮各方優(yōu)勢，快速提升產(chǎn)品水平和企業(yè)綜合競爭力。