建設背景

無人機與人工智能的結合，正在重塑傳統(tǒng)行業(yè)并開拓全新應用場景。通過搭載AI芯片、傳感器及深度學習算法，無人機實現(xiàn)了從“遠程操控工具”到“自主決策終端”的跨越式進化。在核心技術層面，AI賦予無人機實時環(huán)境感知能力，如通過計算機視覺識別障礙物、追蹤目標，結合SLAM技術實現(xiàn)復雜場景下的精準避障與路徑規(guī)劃。行業(yè)應用中，農(nóng)業(yè)無人機通過多光譜分析精準監(jiān)測作物健康，物流無人機利用智能調(diào)度系統(tǒng)優(yōu)化配送路線，安防巡檢無人機則能自動識別異常行為并預警。更值得關注的是，AI驅(qū)動的無人機集群技術已應用于災害救援，多機協(xié)作可快速構建三維災情模型，提升搜救效率。

隨著邊緣計算與5G技術的融合，未來無人機將在城市管理、環(huán)境保護等領域展現(xiàn)更強的實時決策能力，但同時也面臨數(shù)據(jù)隱私、空域安全等挑戰(zhàn)，亟待技術標準與法規(guī)的協(xié)同創(chuàng)新，無人機+人工智能在多個學科和領域都有著學術研究意義。對于高等院校來說，面對無人機技術和人工智能技術的發(fā)展，如何培養(yǎng)兼具不同學科和領域的技術應用與行業(yè)知識的復合型人才成為了重點，同時，人工智能技術能夠與高校教學的深度融合，將推動教育從“規(guī)模導向”向“質(zhì)量驅(qū)動”轉(zhuǎn)型，要求高校在課程創(chuàng)新、師資建設、成果落地、資源整合等領域?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)性變革，結合學生自身情況，從“標準化教學”轉(zhuǎn)向“精準化育人”。

建立無人機與人工智能實驗室，能夠推動技術研發(fā)和創(chuàng)新，培養(yǎng)復合型人才，搭建產(chǎn)教融合實踐平臺，加速人工智能與無人機融合技術的突破。同時驅(qū)動產(chǎn)業(yè)升級與經(jīng)濟發(fā)展，革新教育模式與科研體系，不僅是技術研發(fā)與人才培養(yǎng)的基礎設施，更是連接教育、產(chǎn)業(yè)與科研的核心樞紐，其目標在于通過技術賦能與生態(tài)協(xié)同，推動社會生產(chǎn)力和創(chuàng)新能力的雙重躍升。

高校人工智能+無人機實驗室方案概述

“人工智能+”‌（Artificial Intelligence Plus，AI+）是指將人工智能技術與各行各業(yè)深度融合，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展的一種理念與實踐。它不僅是將人工智能應用于某一特定領域，而是通過技術的集成與創(chuàng)新，實現(xiàn)對傳統(tǒng)行業(yè)的全面賦能與重構。機器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個分支，用機器代替人眼來做測量和判斷，通過機器視覺產(chǎn)品將被攝取目標轉(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)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。

實驗室聚焦人工智能技術研究、應用開發(fā)及人才培養(yǎng)，配備先進的教學實訓儀器，可滿足教學、科研和競賽各類需求。通過配備搭載各類傳感器的無人機，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)價值挖掘的前沿科研平臺，集成了分布式計算、機器學習與可視化分析技術體系。實驗室構建了"采集-存儲-計算-應用"四層技術架構，配備混合計算集群、GPU訓練與推理服務器及大容量存儲系統(tǒng)，支持結構化數(shù)據(jù)、時序數(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、邊緣計算和各類芯片架構原理
分布式人工智能全場景智慧教學與實訓平臺包括分布式人工智能系統(tǒng)各個主要組成部分，主要模塊包括終端設備、邊緣設備、網(wǎng)絡設備和云端設備，可滿足人工智能全場景教學、實驗與科研。
2）滿足不同場景教學實驗需求
滿足計算機網(wǎng)絡、分布式計算、高性能計算與邊緣計算相關教學與實驗。
■ 實現(xiàn)人工智能模型訓練與優(yōu)化，可滿足各類人工智能應用開發(fā)、測試與部署，滿足大語言模型離線部署與應用。
■ 終端節(jié)點可對采集到的數(shù)據(jù)進行初步處理，終端設備包括ARM和RISC-V不同芯片架構類型的模塊，可滿足不同類型架構芯片的原理學習和程序開發(fā)、Linux相關基礎學習與開發(fā)、基礎AI模型的部署等。
■ 當終端節(jié)點性能不足以滿足需求時，將一部分處理后的數(shù)據(jù)交由算力更強的邊緣節(jié)點處理，邊緣節(jié)點采用JETSON Orin NX Super和華為昇騰架構，可滿足不同類型架構芯片的原理學習，滿足較為復雜的深度學習相關程序開發(fā)和部署。
■ 云端設備提供高性能計算模塊和存儲模塊，當終端和邊緣設備算力無法滿足需求時，可將部分處理后的數(shù)據(jù)交由高性能的云端處理，可滿足模型訓練與推理，提供大語言模型本地化部署方案。
■ 云端設備還提供存儲模塊，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)絡設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)絡環(huán)境配置。
支持統(tǒng)一管理
■ 管理模塊可以對所有模塊進行統(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、競賽和科研使用。
3）無人機傳感器系統(tǒng)開發(fā)
無人機等任何智能設備都離不開傳感器技術，學生需要了解各類傳感器的工作原理和特征并結合理論知識完成傳感器系統(tǒng)軟硬件開發(fā)，并將相關傳感器與無人機結合以實現(xiàn)更多功能，能夠培養(yǎng)學生的綜合開發(fā)能力。
4）慣性導航系統(tǒng)開發(fā)
慣性導航系統(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航系統(tǒng)，可用于無衛(wèi)星定位時的持續(xù)導航定位。學生可以通過學習相關技術原理，并開發(fā)符合實際需求的軟硬件系統(tǒng)并與無人機進行結合，培養(yǎng)學生的軟硬件開發(fā)能力。
5）無人機算法仿真
可在計算機中模擬無人機與人工智能算法，避免因程序設計不當造成無人機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)和應用的系統(tǒng)環(huán)境搭建，能夠運行常見人工智能模型并進行實驗。
7）了解環(huán)境感知與傳感器技術
了解和掌握智能環(huán)境感知和傳感器相關技術，學習ROS與SLAM建圖相關技術并進行實驗。
8）掌握無人機+人工智能相關知識
了解和掌握人工智能、深度學習、機器視覺等知識，學習無人機避障礙、導航、目標跟蹤等原理并實現(xiàn)相關應用。熟悉并配置ROS操作系統(tǒng)，熟悉Linux操作系統(tǒng)常用命令。
9）了解無人機自主飛行原理
了解和驗證無人機自主飛行相關技術方案和原理，學習無人機控制相關技術并進行實驗。
10）了解和掌握蜂群協(xié)同定位和協(xié)同控制
支持多無人機之間的協(xié)同定位，使蜂群在飛行過程中能夠準確知曉彼此位置，為蜂群的協(xié)同飛行、編隊等功能提供基礎?？蓪崿F(xiàn)無人機之間的機間兩兩通信，任意一架無人機均可獲取其他無人機的信息以及控制其他無人機飛行，從而實現(xiàn)蜂群的協(xié)同飛行、編隊變換等復雜功能，以完成各種任務。
11）了解和掌握蜂群協(xié)同定位和協(xié)同控制
支持多無人機之間的協(xié)同定位，使蜂群在飛行過程中能夠準確知曉彼此位置，為蜂群的協(xié)同飛行、編隊等功能提供基礎?？蓪崿F(xiàn)無人機之間的機間兩兩通信，任意一架無人機均可獲取其他無人機的信息以及控制其他無人機飛行，從而實現(xiàn)蜂群的協(xié)同飛行、編隊變換等復雜功能，以完成各種任務。

關于中航恒拓

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、科研無人機領域，主要提供面向教育教學及科研、競賽的人工智能+無人機解決方案及相關配套產(chǎn)品。主要產(chǎn)品及服務包括面向教育的無人機實訓平臺、無人機創(chuàng)客實驗室解決方案、無人機實訓實驗室解決方案、職業(yè)院校無人機應用技術專業(yè)建設方案、無人機產(chǎn)教融合實訓基地建設等，為各類教育機構提供無人機教育、實訓實踐、競賽及學科建設多一站式服務。

公司具有強大的技術團隊，于 2016 年在北京成立研發(fā)中心，與多家知名高校和研究機構合作，目前擁有專利及軟件著作權數(shù)十項，2019 年被認定為為高新技術企業(yè)，現(xiàn)已與多所院校合作設立無人機專業(yè)、成立無人機工程實驗室，提供了大量教學和比賽用無人機。

公司與國內(nèi)多所知名院校就實驗室共建、產(chǎn)品研發(fā)與測試、學生實訓等諸多方面展開深如合作。先后與北京交通大學、北京理工大學、北京航空航天大學、清華大學、中科院自動化所等單位在技術研究和產(chǎn)品研發(fā)等方面進行深入合作。同時與北京威斯博、慧伊創(chuàng)新科技、河北蟻人電子等多家企業(yè)合作進行聯(lián)合研發(fā)和設計，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。