牛小骥教授（右）给学生调整背包式多传感器移动定位测图系统
楚天都市报记者 柯称 通讯员 吴江龙 高柯夫 实习生 刘芝妞 夏瑞婷
走近科学家
人物简介：牛小骥，武汉大学卫星导航定位技术研究中心教授、博导，惯性导航与组合导航学科带头人，清华大学博士，加拿大卡尔加里大学博士后。长期从事惯性导航和组合导航技术研究与应用探索。主持国家重点研发计划课题1项，自然科学基金面上项目2项，累积发表学术论文100余篇。
近日，一台北斗惯性组合导航铁路轨道几何状态测量仪（俗称北斗惯导小车），在京沈高铁施工现场大显身手，对49.6公里的有砟轨道进行了多回合精测任务。这是北斗三号全球卫星导航系统正式开通后，首次工程化应用于高铁建设领域。这台北斗惯导小车，是武汉大学卫星导航定位技术研究中心牛小骥教授团队的研究成果。
小车让轨道精测提速20倍
铁路轨道对位置坐标、姿态和轨距有着严格的要求。别看北斗惯导小车，只是一台手推的小车，却让轨道精测速度提升了至少20倍，还可实现轨道平顺性指标毫米级、里程厘米级的测量精度。它是怎么做到的？
牛小骥介绍，早期铁路建设和路轨维护时，技术人员使用轨距尺测量轨道，作业效率非常低；后来，使用全站仪配合轨道测量仪，主要依靠光学测量，不得不采取走走停停的测量方式，一个小时只能测量200米。使用北斗惯导小车后，因为有北斗的精密定位功能结合惯性导航强大角度和位置推算能力，因此可以实现连续移动测量，推着小车一路走一路就测完了，测量效率可以达到步行的每小时5公里左右，甚至更快。
“这项技术是由我们团队的年轻教师陈起金博士提出并主导设计的，武汉大学拥有完全自主知识产权。”牛小骥说，因为北斗系统独特的星座设计，在中国上空的北斗卫星数量更多，所以测量精度更高，抗干扰性能和可靠性也更强。北斗惯导小车今后有望在我国铁路建设和维护中广泛运用。
惯性导航能改变你我生活
北斗惯导小车只是牛小骥团队科研成果的代表之一，该团队的研究领域是惯性导航与组合导航，它与普通市民的生活可谓息息相关。
“惯性导航是一种独立自主推算的导航定位手段，工作时不受外界干扰。”牛小骥通俗地介绍，我们开车进入隧道后没有卫星导航信号，导航软件就是用这项技术来继续推算我们的位置。
不管是北斗还是GPS，都“看不见”隧道、建筑里面的情况，因此，通过惯性导航和卫星导航的融合互补，手机车载导航、手机室内定位、机器人导航、自动驾驶等技术才能得以实现。“就像一个方位感强的人，可以蒙眼行走一段距离，但走得越远偏差就越大，我们做的就是利用一切可用的辅助信息（包括北斗定位），尽力缩小这个偏差。”牛小骥说。
牛小骥认为，万物互联的物联网时代即将来临，因此急需在“低成本、大众化室内外无缝精准定位方案”上有所突破，这正是他的团队目前的科研重点。他举例说，有快递公司想要有一种电子标签，可以记录包裹运输过程中完整的位置和状态信息，包括是否被摔过、倒置过，便于出现问题时查询和取证，“今后所有人和物都会获得实时定位标签，进而享受无处不在的位置服务。”
放弃外企高薪他收获更多
据了解，我国在惯性导航方面的研究起步较晚。牛小骥在清华大学读博士期间，就在导师指导下，完成了首套基于国产微机械惯性器件的姿态测量系统。2003年博士毕业后，他又来到加拿大卡尔加里大学测绘工程系做博士后。4年海外科研生涯，牛小骥形成了自己的科研理念，取得了一系列成果，但他总感觉“自己在国外有一种挥之不去的漂泊感”。
2007年，牛小骥回国发展，去了上海一家做GPS芯片的外资龙头企业，在享受了技术变成产品的喜悦的同时，也深感企业科研的局限性。直到2010年，经过同事引荐认识了北斗导航专家刘经南院士。彼时，刘经南院士正在考虑拓展卫星导航技术，双方一拍即合，牛小骥不顾巨大的收入落差，来到了武汉大学。
这些年来，牛小骥在刘经南院士和学校的大力支持下不断取得科研成果，同时始终重视教学和指导学生。“在大学工作，首要任务当然是人才培养。”曾获评武汉大学“我心目中的好导师”的牛小骥说，他每学期要给本科生上一门《惯性导航原理》课，还开设了几门研究生专业课程，多数时间都和硕士、博士研究生们泡在一起。
“牛老师是我见过的最温和的老师，但他的研究思路很大胆，我们的很多新想法他都会支持。”2020级博士生王琰这样评价导师。确实，牛小骥的原则就是充分尊重年轻人的奇思妙想，指导和帮助他们实现。惯导小车就是陈起金博士在读研期间提出的想法，当时也被很多人认为“不可能”，却得到了导师牛小骥的鼓励和认可。
“武大的学生很优秀，我喜欢和年轻人在一起，陪伴他们成长，也受到他们很多启发。”牛小骥说，这是他从企业走进高校的最大收获。
