【校企合作结硕果之八】河创院创新团队会同中国电科54所实现多机协同智能感知

  为服务企业创新主体地位,面向企业“卡脖子”技术难题,河创院组织实施了三批84项校企合作项目,惠及96家企业,1300余名工大师生与企业技术人员共同奋斗在创新一线,身体力行落实教育科技人才一体化,初步形成了“人才陪伴、设备共享、经费众筹”三位一体的“共享”科技创新赋能产业创新工作模式。


 2026年2月3日,新一批校企合作项目顺利完成答辩验收。即日起,河创院继续推出系列报道,邀请大家一同回顾校企合作产出的丰硕成果及其背后的故事。第八期,让我们走进由河创院创新团队与中国电子科技集团公司第五十四研究所共同合作实施的《多机协同的导航定位与环境测量方法研究》项目。


 传统单机或固定点监测方式机动性不足、空间覆盖有限,难以满足低空三维测量与扩散物时空分布精细感知需求;无人机在复杂环境下执行任务时,单纯依赖GPS难以实现高精度三维导航定位;多机协同作业中任务分配、路径规划与协同控制难度大,缺乏适用于非规则立体空间探测的成套方法。创新团队与中国电科54所前期已开展异构无人机系统互操作合作课题,在河创院统筹下,快速组织嗅探自主无人机创新团队与54所多机协同巡检需求进行了多轮技术交流与方案论证,明确了项目研究方向、实施路径和成果落地方式,建立起高效的联合研发机制:创新团队负责总体方案设计、导航定位算法研究与多机协同系统联调;54所提供行业应用场景、技术需求与工程协作支撑,结合产品化方向参与系统优化与性能验证。共识达成后,迅速启动为期两年的协同攻关。


 经过两年的联合攻关,项目团队在核心技术、科研成果、人才培养和产业化应用等方面取得了一系列显著成效:


 1. 机载检测抗扰动 协同规划破难题


 创新团队攻克了旋翼无人机下洗气流采样的扰动难题,设计串-并结构反应室方案,通过CFD仿真与机载实验优化提升多组分测量准确性。针对高精度三维导航定位需求,提出了基于MEMS惯性器件、GPS与气压计的融合方法,构建姿态-速度-位置多级融合框架及KF-WLS高度信息融合算法,提高了三维轨迹重建精度与环境数据时空配准能力。面向非规则立体空间探测,构建了基于QGroundControl、ROS与自研飞控的多机协同任务规划与验证系统,实现了区域划分、任务分配、路径规划与协同验证,形成了可用于多机协同环境探测的完整技术链条。


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 2. 理论实践双赋能 专利论文齐丰收


 项目注重理论创新与工程实践相结合,产出了一批高质量科研成果。在知识产权方面,申请发明专利3项,其中2项已进入公开阶段,形成了覆盖多机协同控制、任务规划与传感器数据校准的自主知识产权布局。在学术论文方面,共发表论文5篇,其中SCI期刊论文2篇,团队参与制定团体标准1项——《机器人嗅觉味源定位方法》。


 3. 科研铸队强根基 校企协同育人才


 校企同心攻难关,协同育人促成长。该项目组建了一支分工清晰、协同高效的专业团队,由项目负责人全面统筹,多名教授分别牵头负责地面站开发、惯性导航、多机协同控制、无人机数字孪生等关键任务。依托项目共培养本科生18人、硕士生9人、博士生2人,其中9人凭借项目成果荣获省级场景创新大赛三等奖,此次校企合作项目凝聚三方力量,既聚力攻克技术难题,又深耕人才培育沃土,切实达成科研创新与育人实效双向赋能、同频共进。


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 4. 空地协同筑能力 场景应用促转化


 项目成功研制面向无人机端的大气走航检测系统样机,实现多组分气体在线测量;形成了多机协同任务规划与控制系统,可支撑后续产品迭代。企业在微小型无人机集群感知装备设计、三维轨迹重建、复杂空间协同探测和系统集成方面的研发基础明显增强,为环境巡检、污染溯源、应急监测等业务提供了可复用的技术方案,缩短了从原理验证到系统实现的研发路径。项目成果可推广至城市网格化环境监测、工业园区安全巡检、重大活动空气质量保障等场景,对提升低空环境监测的智能化、机动化和精细化水平具有示范意义。基于前期合作成效,团队正推动建立固定指标与标准接口的工程体系,构建可复现的验证闭环,并面向规模化作业完善系统鲁棒性,推动成果模块化产品交付。



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 作为校企合作的桥梁纽带,河创院始终致力于敦睦校政企三方关系,荟聚高校优质创新要素,带动科研团队直面企业多元化应用场景,构建校企协同创新共同体。未来,河创院将高标准推进在研项目实施,加速推进2023-2024年度校企合作项目成果产出,推动2025年度项目落地实施。



河创院创新团队简介

 嗅探自主无人机创新团队,依托河北省无人系统智能测控信息技术重点实验室、河创院无人系统集群编队测控中心,是一支聚焦无人系统与多模感知交叉领域的高水平科研团队。团队由夏克文教授、范书瑞教授、王莉副教授领衔,汇聚10余名专家学者,兼具平台、学科与产学研优势,具备从仿真、硬件开发到实飞验证的全链条条件;深耕无人系统、AI与传感技术交叉领域,在自主嗅觉导航方面形成特色;同时对接相关企业,推动技术成果转化,应用于应急救援、环境监测、安防反恐、工业安全等多个场景,助力产业高质量发展。主持、承担国家自然科学基金面上项目、教育部协同育人项目、河北省重点研发计划、河北省两用关键技术研发、河北省自然科学基金、河北省教育厅重点项目。申请专利30余项,计算机软件著作权20余项,出版专业教材6部,发表学术论文200余篇。


团队联系人:范书瑞 教授

联系电话:0311-68176816


合作单位简介

 中国电子科技集团公司第五十四研究所是我国电子信息领域专业覆盖面最宽、综合性最强的骨干研究所,具有武器、装备科研生产及质量体系方面的重要资质,是国家授权的电子工程专业承包壹级资质单位、电子工程甲级设计单位。主要从事军事通信、卫星导航定位、航天航空测控、情报侦察与指控、通信与信息对抗、航天电子信息系统与综合应用等前沿领域的技术研发、生产制造和系统集成。建有先进通信网全国重点实验室、卫星导航系统与装备技术国家重点实验室等国家级科研平台,设有博士后工作站,形成了完备的科技创新体系。建所以来,相继参与完成了“载人航天”“嫦娥探月”“北斗卫星导航系统”等数百项国家和国防重大工程建设,取得包括国家科技进步特等奖在内的千余项重大科研成果,获得全国五一劳动奖状、全国文明单位等近40项国家级、省部级荣誉称号。产品覆盖国防安全、能源、交通、信息、金融、应急抢险等国民经济各领域,行销全球十多个国家和地区。