導航工程涉及定位、跟蹤、通信、控制等多方面技術,主要解決的是“我在哪”、“我去哪”、“怎么去”等問題。近日,湖北之聲《專業與職業》欄目就導航工程專業開設背景、專業內涵和建設情況、學生就業方向等方面,專訪了武漢理工大學葡京備用網址導航工程專業負責人劉克中教授,以下是訪談內容:

1. 請您介紹下武漢理工大學導航工程專業的基本情況,新專業開設的背景情況如何?

劉克中教授:武漢理工大學是教育部直屬全國重點大學,是首批列入國家“211工程”和“雙一流”建設高校,是教育部和交通運輸部、國家國防科技工業局共建高校,特別是在建材建工、交通、汽車等三大行業具有非常深厚辦學背景。武漢理工大學有著以工學為主,70%以上專業為工科專業,構建了多學科相互滲透、協調發展的學科專業體系。

作為一所教育部直屬重點大學,學校的專業建設一方面面向社會經濟發展對高層次人才的需求,另一方面面向國家重大發展戰略,以及推動行業發展、產業科技進步具有革命性、顛覆性的新興科技領域,對高層次專門人才的重大需求。我們新建的導航工程專業正是屬于這樣的技術領域。

從當前產業發展的角度來看,導航以及與之相關的位置服務產業已成為繼互聯網、移動通信之后發展最快的新興信息產業之一,近年來持續保持較高的增長勢頭,具有十分巨大的市場前景。2017年我國導航與位置服務產業總體產值達到了2550億元,較上一年增長了20.4%,預計2020 年中國導航市場規模將達到5000億元、2030 年核心產業規模將超過2萬億元。

隨著產業與技術的迅猛發展,導航與位置服務也在越來越廣闊的領域得到應用,從載人航天、“嫦娥”探月工程,到興建“火神山”醫院時使用的快速高精度基礎測繪定位,從自駕出行、路況提醒,到找到離你最近的美食,甚至看到快遞小哥離你還有幾個路口,導航與位置服務已經越來越廣泛和深入地走進了人們日常生活,同時,導航技術與大數據、人工智能、物聯網等新興技術的融合,不斷創造出一個又一個新奇的技術和領域,為人們的生活帶來越來越豐富的應用體驗的同時,也正不斷地改變我們的生活方式。

正是因為導航與位置服務技術具有廣泛的產業關聯性、應用與服務的普適化及全球化特征,以及與通信產業和互聯網產業有著良好的互補性、融合性,對帶動交通運輸業、現代服務業、電子制造業、移動通信業等多個產業升級具有重要的推動作用,已成為了提升自主創新能力、推動產業結構調整、改善人民生活質量、提升國家核心競爭力的戰略新興產業。

目前,我國普通高校中開辦了導航工程類專業的不到10家,每年的培養規模還遠遠不能滿足這一領域行業發展的需求。武漢理工大學是一所以交通,尤其是水路交通為特色優勢的大學。值得一提的是,導航作為一門工程技術,最初正是在人類征服海洋的航海過程中為了確定船舶在大海中的位置而產生與發展起來的。而導航工程作為以空間定位及位置變化為主要研究內容的專業技術領域,天生就與人們的交通出行以及交通工具的運動緊密相連。在我國“十四五”和面向2035國家發展戰略中,將智能汽車、智能船舶以及無人駕駛載運工具作為下一代關鍵引領技術列入了重要科技攻關內容,而導航工程技術則是其中的關鍵支撐技術之一。武漢理工大學積極面向國家戰略和行業發展需求,著眼產業技術前沿和未來創新科技,在過去傳統遠洋船舶通信導航與天文導航的基礎上,發揮多學科優勢,在現代衛星導航、小尺度定位導航以及組合導航技術等領域取得了快速發展。當前導航相關產業對經濟社會發展發揮出越來越巨大的推動和引領作用,導航工程技術也與其他工程科技產生越來越深刻和廣泛的結合,在這科技發展與社會需求共同驅動的背景下,武漢理工大學開辦導航工程專業以更好的服務于國家與經濟社會發展的需求。

2. 導航工程專業的基本概念是什么?有什么特點?

劉克中教授:通俗一點講,導航工程主要解決的是“我在哪”、“我去哪”、“怎么去”等問題,它涉及定位、跟蹤、通信、控制等多方面技術。顯然,導航工程專業是一個典型的多學科交叉專業,需要綜合運用導航、信息、控制和智能航海等多領域專業知識。在智能交通、智能航海、無人駕駛等新興產業和應用的驅動下,導航工程專業重點培養掌握組合導航、智能導航、自主導航等理論、技術和方法,能運用所學的專業知識和技能解決實際問題,具有較強的實踐能力、創新能力和國際視野的高層次人才。

武漢理工大學的導航工程專業主要有兩個特點:一是導航工程專業是一門多學科交叉的新興工科專業,不僅和定位跟蹤相關,還需要有通信、控制、計算機等專業具有很強的聯系;二是導航工程不僅面向導航工程領域進行通用專業知識傳授,而且注重與交通運輸等行業深度融合,讓學生有更寬廣的知識面和就業面,有助于學生提高理論與實踐能力,有效地解決實際問題。

3. 舉例說明導航工程專業本科階段具體都學些什么?在我們的日常生活中有哪些應用或者體現,現實中有哪些問題是需要我們導航工程專業的人才來解決的?

劉克中教授:導航工程本科階段本著“厚基礎、寬口徑、強特色”的原則來設置課程體系。厚基礎——即夯實數理等公共基礎課和專業基礎課,導航工程與其他電子、信息類專業類似,也是一門工科專業,授予工學學士學位,這需要學生在工科類專業共性基礎方面如數學、軟硬件設計編程、信號處理等有扎實的基礎知識和基本功訓練,扎實的基礎是其后續專業學習、創新能力塑造的重要保障。寬口徑——導航工程知識交叉性強、應用面很廣,考慮學生長遠的發展和面向不同領域就業及深造的可能性,對學生進行寬知識面和一定交叉領域課程的設置,如船舶導航雷達、衛星導航、算法設計、機器學習、無人航行器智能控制等。強特色——發揮我校在交通、航海等領域的行業優勢,突出學生實踐和創新能力的培養,通過校企聯合指導實習實踐、聘期企業導師等方式讓學生盡早接觸實際產品和技術研發等環節,比如導航信息系統、無人航行器導航控制等實踐環節。目前,我們已與10多家導航設備系統研制企業、行業單位簽訂了合作培養協議。

日常生活中導航有關應用或服務可以說無處不在,比如我們的手機定位功能、百度地圖APP、物流企業的自動分揀裝置(蘇寧物流—小黃車)、智能消毒機器人(抗擊新冠疫情期間武漢6家醫院應用)、無接觸送餐機器人、手機應用-跑步路程計算、掃地機器人、城市車輛跟蹤、共享單車等。

另外,運輸工具導航、機器人導航、商場或停車場室內定位系統等應用為人們的生活帶來前所有未有的便捷和舒適。談到日常生活應用,不得不提與當前防疫工作非常緊密的一個應用,就是健康碼出行,可以記錄并跟蹤每個人的位置信息,在必要時通過位置數據的分析找出疑似的或有風險的人群動向,為實現精準的個人防控、隔離等措施提供支持,大大提高防疫的工作效率。

人才培養目標源于社會需求,定位與導航的準確、可靠、便捷是我們追求的目標,這其中涉及基本理論方法,也涉及軟硬件開發、算法設計與改進、應用創新等,特別是在創新驅動需求方面具有廣闊的前景。應該講,我們的培養方案中充分考慮了人才培養路徑與人才培養目標的匹配性。

4. 導航工程專業的特色和核心課程是什么?咱們學校的導航工程專業與其他學校的這個專業相比核心競爭力體現在哪里?師資力量怎么樣?導航工程學科重要性如何?

劉克中教授:核心課程包括:導航學、衛星導航原理、信號與系統、數字信號處理、電子海圖與地理信息系統、最優估計、慣性導航、船舶導航雷達、嵌入式系統與程序設計、組合導航、自動控制原理。特色課程主要為了支撐實踐能力培養和較為寬廣知識領域做的設計,大家可以在網上去了解。

導航工程專業是我們武漢理工大學特色專業之一,充分依托學校辦學行業優勢,有效整合我校信息與控制、人工智能、交通運輸等多學科優勢資源。我校導航工程專業與其他院校導航專業存在共性,如專業基礎和學科基礎課程等方面,做到了核心課程的全覆蓋,但我校導航工程更加突出在交通、船舶、無人航行器等方面的特色與優勢,特別是在“交通強國”、“海洋強國”、“一帶一路”等國家重大發展戰略背景下,我校導航工程專業將為我國交通、船舶海洋等領域在導航核心技術及裝備研發等方面所急需的高層次人才提供支持,我們將為導航工程領域關鍵技術及裝備國產化、專業化高層次人才隊伍建設等方面做出積極貢獻。前面已經提到,我們開設的理論課程及實踐環節設計與一些行業單位、研發企業有著密切聯系,這為學生提供了得天獨厚的實踐機會和條件,更為學生今后的就業進行了提前規劃,10多家相關單位已承諾每年向我校導航工程專業畢業生提供一定數量的就業崗位。

本專業擁有一批長期從事定位、導航、控制等方面教學科研的教授團隊,包括國家千人計劃專家、學科首席教授、產學研特聘教授等,也有一批學術思想活躍、具有豐富國際交流經歷、扎實基礎理論知識和突出實踐能力的青年學術骨干。近年來,本專業教師承擔國家級、省部級科研項目50多項,在國際高水平期刊發表學術論文100多篇。目前,本專業參與建設“國家水運安全工程技術研究中心”、“智能航運與海事安全”國際合作基地、“交通運輸行業內河智能航運協同創新平臺”等重要教學科研基地。

導航工程對支撐“一帶一路”、“海洋強國”、“交通強國”等國家戰略實施具有重要意義,是物聯網、智能交通、公共安全以及位置服務等戰略性新興產業的關鍵技術基礎,并已列為國家高端裝備制造產業的重點扶持領域。導航工程專業人才能勝任導航定位領域的葡京備用網址、技術開發與工程管理等多方面工作,也可從事載運工具遠程控制、無人系統自主導航等方面技術研發工作。應該說,導航工程從籌建到目前準備招生,得到了行業企業、兄弟院校和學校、院系各級領導的高度重視和大力支持,作為我校特色新工科專業,還將持續加大師資隊伍、教學實驗條件的建設,進一步強化學科交叉優勢,將我校導航工程專業建設成為本領域我國高層次人才培養的重要基地。

5. 學習導航工程專業,學生需要具備什么樣的素質?家長把孩子送到咱們學校,學習這個專業,將經歷一個怎樣的培養過程,我們重點培養哪方面的素質 ?

劉克中教授:我們歡迎對導航定位技術、智能航行及無人駕駛等感興趣的理工科學生報考,學生需具備扎實的數理基礎和較好的外語能力,喜歡動手實踐。學生將來畢業除了一部分就業,還有相當一部分可以繼續在國內外深造。

剛才提到,導航工程專業將體現“厚基礎、寬口徑、強特色”的培養過程。同時,我們還將打造“學校+行業+企業”的協同育人模式。聘請國際和國內行業知名學者作為兼職教授,聘請企業高級工程技術人員作為實踐導師,形成課堂理論教學、課內外結合工程實踐教學、校企互動教學、工程案例教學、虛擬仿真教學等“多種形式”教學手段及實踐教學模式。通過緊盯行業發展前沿,密切學生與行業及企業的聯系,使學生獲得充分的實踐鍛煉機會,將來可快速適應工作需求。

同時,我們構建培養體系中,非常注重培養學生的實踐能力、應用能力和創新能力,形成以實踐、應用、創新“三項”能力為目標的人才培養路徑。以學生為中心,建立“導師制”培養制度,精選責任導師,采取一對一輔導和個性化培養,為學生的人生規劃和學習過程保駕護航。通過參與導師指導的科研活動,訓練和提高學生的實踐動手能力、分析和解決實際問題的能力以及創新能力。圍繞“基礎原理、算法程序、工程設計、系統研發”配置多維度的實踐與開發課程,鍛煉學生的學科知識綜合運用能力和開發能力。此外,我們還將以大學生創新創業活動、大學生創新實踐競賽、企業實踐鍛煉等為載體,培養學生的創新意識與團隊合作能力。我們希望,本專業畢業生不僅具有良好的人文素養,而且是具有較強的實踐能力、應用能力和創新能力的卓越人才。

6. 在導航工程專業的學習過程中,有可能遇到的困難是什么?

劉克中教授:武漢理工大學生源整體素質高,順利完成學業不會有問題,導航工程相對更高的要求體現在兩方面:

一是對數理知識要求比較高。多門核心課程如信號與系統、慣性導航、衛星導航原理,需要學生具備較好的數據知識素養。本專業課程體系強化數理基礎教學,可為學生打下扎實的基礎。

二是對學生實踐應用能力要求比較高。導航工程專業是交叉性學科專業,知識綜合性強,要求理論教學和實踐教學緊密結合,需要學生具備較強的動手和開發能力,從而有效提升學生的綜合能力。

我相信,上述兩方面的要求一定會在學生畢業時轉化成卓越的學習能力和工作能力。

7. 社會上對導航工程專業存在哪些理解誤區?

劉克中教授:一說起導航,可能很多人自然而然地想到了GPS,北斗,將導航簡單等同于衛星導航。其實,還有室內定位、視覺導航、天文導航、地形匹配導航、無線電導航等。另外,談到導航應用,簡單地理解為“尋路”。尋路只是導航技術的一個非常典型的應用,比如剛才舉的很多例子,還有很多涉及空間位置定位、測量、以及運動控制,甚至地圖、空間建模等技術應用都屬于導航技術的范疇,在與物聯網、大數據、人工智能等科技結合后,必將產生出越來越多以及更加廣泛的應用,從而將深入我們生活的方方面面。

8. 導航工程專業屬于招生專業類中的哪一類?專業分流的時間節點和依據分別是什么?

劉克中教授:從專業所屬的學科門類來看,導航工程專業屬于工學-測繪類,在2020年招生中,和我校大部分專業一樣在普通本科一批招生錄取。

導航工程專業今年將直接按專業招生,如果在同學們高考填報志愿時沒有錄取到本專業,根據學校政策,可以在大一下學期后半段申請轉專業,按照學生的在校成績、面試表現等進行篩選,所以在進入大學后其他專業同學也有機會轉到導航專業就讀。

9. 導航工程專業和通信工程專業(專業有交叉又有不同)有哪些區別?

劉克中教授:導航工程專業主要還是測繪科學與技術、計算機、電子與通信等學科的一個交叉應用學科。可以認為,導航離不開通信,但導航更多關注定位、跟蹤、路徑規劃和位置服務等內容。當然,也有人認為,導航與通信的融合是未來發展趨勢。

10. 導航工程專業有哪些學術傳統和知名學者?

劉克中教授:導航工程是測繪、信息、控制等多學科交叉逐步形成的一個新興專業方向,已經成為一門具有獨特研究對象和完整理論方法體系的工程學科。隨著衛星定位技術的應用越來越廣泛,不少高校在修訂測繪工程、儀器科學與技術等專業的培養方案時,增設了部分與導航定位有關的課程。由于原有專業的人才培養系統無法滿足我國北斗、自動駕駛等國家重大戰略對導航人才的迫切需求,武漢大學測繪學院于2012年在我國普通高校中率先設立導航工程專業,現已有近10所高校設立導航工程專業。

導航工程專業知名學者:孫家棟院士,運載火箭與衛星技術專家;劉經南院士,在大地測量坐標系理論、衛星定位應用、軟件開發和重大工程應用方面做出了一系列開創性工作,特別是在GNSS技術應用和工程領域成就顯著;譚述森院士,北斗衛星導航定位總站高級工程師,我國北斗衛星導航系統主要開拓者和建設者;楊元喜院士,中國衛星導航定位應用管理中心北斗系統副總設計師;姜衛平教授,武漢大學衛星導航定位技術研究中心主任,長期致力于衛星大地測量學理論與應用研究;張小紅教授,長期致力于GNSS精密定位研究。導航專業學術帶頭人,作為專業建設人,率先在全國開設導航工程本科專業。

11. 考生和家長還有一個非常關心的話題就是,不知道我們學校的這個導航工程專業今后好不好就業,您能不能把我們這個專業的就業渠道、就業方向介紹一下 ?

劉克中教授:目前,國家正在大力推廣使用北斗衛星導航系統,室內定位與位置服務商用化進程也在迅速推進。我國基于導航與位置服務的單位和公司已達14000家,無論是企事業單位還是科研院校都急需導航方面的人才。對軟件/算法研發感興趣的,可以去一些事業單位如中國航天科工集團、中船重工、航海保障中心等,還有一些導航領域知名的企業單位如千尋位置服務公司、中海達、華測等。隨著“北斗+”概念的提出,許多互聯網公司和移動通訊公司近年來對導航工程專業的人才需求也越來越大。另外,對科研感興趣的則可以去一些高校和科研院所繼續深造,或者從事教學相關工作。總的來說,畢業生就業前景廣闊,可在航空航天、交通、軍事、電子、信息及通訊產業等部門工作,也可以在政府部門、教學和科研單位從事研發、管理、教學及應用等工作。

12. 導航工程專業保研率如何?我們導航工程專業學生如果想繼續深造讀研,方向有哪些?大學階段應該做哪些準備?

劉克中教授:導航工程專業保研率肯定不會低于武漢理工大學平均保研率,目前武漢理工大學的全校保研率在13.5%左右(2019年數據)。我們在對專業進行論證的時候,我們希望保研+考研的比例達到25%,甚至更高,因為這個專業對高層次人才的需求非常大。

武漢理工大學已經有導航與信息工程專業碩士點和博士點,我們歡迎導航工程專業學生報考。除此之外,導航工程專業的學生還可以報考信息、控制、計算機、交通運輸工程等專業的研究生。

大學階段的準備工作,我個人建議有三點,一是扎實學好基礎課程,特別是數學、英語和專業基礎課;二是充分鍛煉自己的動手能力,包括編寫代碼、硬件開發等能力;三是較強的綜合素質,包括健康體魄,良好的溝通能力和組織協調能力。

13. 對于有意愿就讀武漢理工大學導航工程專業的高三學生有何建議?(高考寄語)

劉克中教授:武理導航工程,為您人生啟航助力!再次歡迎各位考生報考武漢理工大學導航工程專業。謝謝大家!