航海導(dǎo)航科技發(fā)展及專業(yè)人才培養(yǎng)思考

何正偉，徐小本

(武漢理工大學 航運學院，武漢 430063)

一、引言

航海導(dǎo)航科技在遠洋運輸業(yè)發(fā)展中的重要性不言而喻。目前我國航海導(dǎo)航系統(tǒng)和裝備水平與世界發(fā)達國家相比還有一定差距，許多關(guān)鍵核心技術(shù)亟待突破。信息時代智能航運系統(tǒng)、智能船舶/無人艇、智能導(dǎo)航等行業(yè)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)的發(fā)展[1-2]，以及我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用及其新業(yè)態(tài)培育，都需要大批高素質(zhì)的航海導(dǎo)航專業(yè)人才。航海導(dǎo)航涉及天文、測繪、電子信息、計算機、空間科學等學科，具有較強的學科交叉性和實踐性，對專業(yè)人才素質(zhì)要求較高。當前航海導(dǎo)航科技人才大多是從相關(guān)學科轉(zhuǎn)型而來，高層次專業(yè)人才缺乏，新興航海導(dǎo)航技術(shù)研究人才嚴重不足，導(dǎo)航科技企業(yè)自己培養(yǎng)的高級人才也多有流失。在大數(shù)據(jù)和人工智能背景下，針對傳統(tǒng)航海導(dǎo)航裝備國產(chǎn)化發(fā)展及突破“卡脖子”技術(shù)的需要，面向視覺導(dǎo)航和智能導(dǎo)航系統(tǒng)等新興導(dǎo)航技術(shù)的開發(fā)需求，系統(tǒng)規(guī)劃和有針對性地培養(yǎng)航海導(dǎo)航專門人才刻不容緩。本文試對此進行初步思考。

二、航海導(dǎo)航科技發(fā)展現(xiàn)狀

目前航海導(dǎo)航裝備主要以衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)、導(dǎo)航雷達、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、水下導(dǎo)航系統(tǒng)等為主，隨著新興導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，一些新的導(dǎo)航裝備開始在航海領(lǐng)域測試和逐步應(yīng)用，如視覺導(dǎo)航系統(tǒng)、激光雷達導(dǎo)航系統(tǒng)等。

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(簡稱GNSS)是航海領(lǐng)域?qū)Ш降闹饕b備。目前，全球定位系統(tǒng)(簡稱GPS)在航海領(lǐng)域的應(yīng)用占主導(dǎo)地位。我國的第三代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(簡稱BDS)已實現(xiàn)全球覆蓋，定位精度高[3]，達到世界一流建設(shè)水平，已廣泛應(yīng)用于海洋測繪、救助和捕撈等海上作業(yè)，成為經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要時空基石[4]。相比于GPS，在推進BDS在航海領(lǐng)域的應(yīng)用時，還需要大力推廣新業(yè)態(tài)應(yīng)用和生態(tài)培育，并且注重整體布局與國際競爭。

陸基無線電導(dǎo)航可規(guī)避船舶導(dǎo)航單純依賴GNSS衛(wèi)星定位系統(tǒng)帶來的風險[5]。為船舶航行安全考慮，IMO提出建設(shè)“多系統(tǒng)船載無線電導(dǎo)航接收機”的建議，利用eLoran、AIS/VDES R-模式和DGNSS R-模式進行自主定位[6]。Loran-C系統(tǒng)經(jīng)過國內(nèi)的升級改造，已經(jīng)具備了eLoran系統(tǒng)的能力，其技術(shù)水平已基本與國外同類產(chǎn)品相當[7]。但由于我國Loran-C系統(tǒng)主要為軍用，航海等民用方面的應(yīng)用技術(shù)還比較欠缺。

導(dǎo)航雷達是船用導(dǎo)航設(shè)備中的重中之重[8]。導(dǎo)航雷達的核心部件以及短壽命備件大功率磁控管目前為日本JRC公司和美國EVA公司所壟斷，我國還沒有開發(fā)能力，導(dǎo)航雷達射頻部件設(shè)計和目標回波分析算法相關(guān)人才也比較匱乏。

視覺導(dǎo)航在航海領(lǐng)域是新興應(yīng)用技術(shù)，目前國內(nèi)外對航海視覺導(dǎo)航技術(shù)、產(chǎn)品的研究與開發(fā)都處于探索和起步階段。

水下導(dǎo)航是創(chuàng)新發(fā)展的重要領(lǐng)域。針對水下航行的高精度導(dǎo)航定位需求，我國學者取得了不錯的研究進展[9-10]。

船舶導(dǎo)助航系統(tǒng)主要有船舶自動識別系統(tǒng)(簡稱AIS)和電子海圖導(dǎo)航與信息系統(tǒng)(簡稱ECDIS)。近幾年我國企業(yè)產(chǎn)品市場份額逐步增大，但中國企業(yè)較少參加國際技術(shù)協(xié)會，很難有機會參與國際標準的制定。我國的ECDIS廠商在FURNO、JRC等傳統(tǒng)的歐美通信導(dǎo)航知名廠商和C-MAP等先入市場的技術(shù)型廠商的夾縫中成長，在基本固定的市場規(guī)模下很難形成突破。國產(chǎn)產(chǎn)品的功能性與國外產(chǎn)品持平，但材料可靠性以及外觀、精細度等方面有待提高；國內(nèi)企業(yè)大多不具備打包配套整船通導(dǎo)無線電設(shè)備的能力。

三、航海導(dǎo)航科技發(fā)展特點及對專業(yè)人才素質(zhì)的要求

航海導(dǎo)航科技發(fā)展熱點主要圍繞導(dǎo)航與新興前沿技術(shù)的融合以及解決產(chǎn)品實用化問題展開。通過多源數(shù)據(jù)融合，提升航海導(dǎo)航的精度、效率和可靠性是未來船舶導(dǎo)航科技的一個重要發(fā)展方向。衛(wèi)星導(dǎo)航是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領(lǐng)域，國家將進一步推動北斗與移動通信、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等技術(shù)的融合發(fā)展，促進衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)與高端制造業(yè)、先進軟件業(yè)、綜合數(shù)據(jù)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的融合發(fā)展，持續(xù)推進北斗應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化，服務(wù)國家現(xiàn)代化建設(shè)和水路交通智能化發(fā)展。

綜合而言，航海導(dǎo)航科技具有如下特點：

(1)交叉性。航海導(dǎo)航科技涉及領(lǐng)域廣泛，學科交叉特征明顯。船舶導(dǎo)航設(shè)備和系統(tǒng)種類多，導(dǎo)航方式多樣，且越來越傾向于多種導(dǎo)航方式的組合運用；導(dǎo)航形式涉及空基、岸基、天基、水上、水下，導(dǎo)航技術(shù)涉及電子信息、物理學、測繪科學、信息科學與系統(tǒng)科學、材料科學以及天文學等，強調(diào)各種技術(shù)手段的綜合運用。同時航海導(dǎo)航科技的創(chuàng)新、突破與發(fā)展也越來越依賴于多學科的交叉與融合。

(2)前沿性——導(dǎo)航科技是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領(lǐng)域，航海導(dǎo)航裝備在水路交通領(lǐng)域占有十分重要的地位。各航海強國在此領(lǐng)域競爭激烈，引入5G、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，通過借勢高端制造業(yè)、先進軟件業(yè)、綜合數(shù)據(jù)業(yè)等促進航海導(dǎo)航裝備的高精度、高性能和智能化發(fā)展是航海導(dǎo)航科技的發(fā)展趨勢。

(3)實用性——水路交通環(huán)境下，航海導(dǎo)航裝備實用性要求高。航海導(dǎo)航設(shè)備和系統(tǒng)具有獨特的數(shù)據(jù)、硬件和軟件標準，要求具備超長的續(xù)航時間和能夠適應(yīng)高負荷的工作強度，對穩(wěn)定性和操作的方便性都有很高的要求。船舶導(dǎo)航產(chǎn)品實用化問題也是業(yè)內(nèi)激烈競爭的焦點之一。

(4)基礎(chǔ)性——高端航海導(dǎo)航裝備研發(fā)依賴于基礎(chǔ)科學的突破以及國家基礎(chǔ)設(shè)施體系的支撐?？茖W技術(shù)發(fā)展需要基礎(chǔ)理論的創(chuàng)新，航海導(dǎo)航科技相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)性研究滯后是核心技術(shù)落后的根源；同時先進航海導(dǎo)航裝備涉及數(shù)據(jù)、軟件、硬件(芯片)、嵌入式系統(tǒng)等方面，需要有高端制造業(yè)、先進軟件業(yè)、綜合數(shù)據(jù)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等基礎(chǔ)設(shè)施作為保障。

(5)國際化——船舶導(dǎo)航裝備的設(shè)計和應(yīng)用需要滿足國際化要求。相關(guān)國際組織，如國際海事組織(IMO)、國際海道測量組織(IHO)、國際電工委員會(IEC)等對船舶導(dǎo)航相關(guān)的數(shù)據(jù)、軟件、硬件、系統(tǒng)等方面從設(shè)計、生產(chǎn)、測試、配備、安裝、使用等不同層面制定了技術(shù)標準和使用規(guī)范，在國際上形成通用標準。航海導(dǎo)航裝備和技術(shù)必須滿足相關(guān)的國際標準和規(guī)范要求，才能在全球范圍內(nèi)使用。航海導(dǎo)航裝備的國際化屬性，需要國內(nèi)產(chǎn)品積極走出去參與國際競爭，需要航?？萍既瞬欧e極參與國際標準和規(guī)范以及相關(guān)國際規(guī)則的制定，以提升中國在相關(guān)領(lǐng)域的國際話語權(quán)。

基于航海導(dǎo)航科技的特點及未來發(fā)展需要，航海導(dǎo)航專業(yè)人才應(yīng)具備以下素質(zhì)：(1)強烈的事業(yè)心與進取精神；(2)扎實的數(shù)理基礎(chǔ)及寬闊的知識視域；(3)學習能力和創(chuàng)新能力；(4)實踐動手能力和研究開發(fā)能力；(5)國際交流與合作能力。

四、航海導(dǎo)航專業(yè)人才培養(yǎng)建議

我國航運業(yè)發(fā)展迅猛，迫切需要一流水平的航海導(dǎo)航科技的推動和支撐，因此也急需大批高素質(zhì)的航海導(dǎo)航專業(yè)人才，特別是高層次研發(fā)人才。目前，我國還沒有設(shè)置航海導(dǎo)航專業(yè)，航海導(dǎo)航科技基礎(chǔ)人才來源面狹窄、數(shù)量較少。航海導(dǎo)航科技人才主要是從相關(guān)學科轉(zhuǎn)型而來，各高校通信工程、電子信息、交通信息工程及控制等專業(yè)成為導(dǎo)航科技人才的主要來源?？傮w上看，這些人才數(shù)量有限且專業(yè)知識結(jié)構(gòu)針對性不強，導(dǎo)航專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)相對薄弱，需要在企業(yè)或研究院所長期培養(yǎng)和鍛煉才能滿足導(dǎo)航科技研發(fā)的需要。此外，能在航海導(dǎo)航科技領(lǐng)域長期深耕積累豐富實踐與開發(fā)經(jīng)驗的專門人才稀缺，高層次人才缺乏且難以留住，特別是新興航海導(dǎo)航技術(shù)研究人才嚴重不足。目前，已有少數(shù)高校開設(shè)了“導(dǎo)航工程”本科專業(yè)，如武漢大學、解放軍信息工程大學、武漢理工大學等。其中，武漢理工大學立足于水路交通學科領(lǐng)域，開設(shè)了“導(dǎo)航與信息工程”碩士和博士研究生專業(yè)。但是這些高校導(dǎo)航專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)模較小，特別是針對航海導(dǎo)航科技領(lǐng)域方向培養(yǎng)的研究型人才數(shù)量還遠遠不夠。新興前沿技術(shù)融合需求和導(dǎo)航智能化發(fā)展趨勢等對新時代航海導(dǎo)航專業(yè)人才培養(yǎng)提出了嚴峻挑戰(zhàn)。

針對航海導(dǎo)航科技發(fā)展特點和未來發(fā)展方向，基于未來航海導(dǎo)航專業(yè)人才應(yīng)具備的素質(zhì)和能力，提出以下人才培養(yǎng)建議。

1.鼓勵高校開設(shè)導(dǎo)航相關(guān)的新專業(yè)和專業(yè)方向，擴大專業(yè)基礎(chǔ)人才規(guī)模

航海導(dǎo)航科技的發(fā)展需要大量的專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)人才。高校是專業(yè)技術(shù)人才的搖籃，因此，在高校設(shè)置導(dǎo)航相關(guān)專業(yè)，以培養(yǎng)高素質(zhì)的導(dǎo)航科技人才為目標，夯實數(shù)理基礎(chǔ)知識，加強導(dǎo)航專業(yè)理論與實踐培養(yǎng)，以改善當前航海導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備研發(fā)主要靠轉(zhuǎn)行技術(shù)人員或其他領(lǐng)域人才兼顧開發(fā)的窘迫局面。

導(dǎo)航領(lǐng)域是國家新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)，受國家政策牽引，應(yīng)鼓勵更多高校開設(shè)導(dǎo)航專業(yè)，并適當擴大基礎(chǔ)人才培養(yǎng)規(guī)模。在導(dǎo)航專業(yè)人才培養(yǎng)中，不僅要進行系統(tǒng)的導(dǎo)航相關(guān)理論與實踐教學，也要注重夯實數(shù)理基礎(chǔ)，拓寬學術(shù)視域，開設(shè)信息、人工智能、測繪、信號等相關(guān)課程，做到厚基礎(chǔ)、寬口徑，以應(yīng)對導(dǎo)航領(lǐng)域多層面的人才需求。航海院?；蛩方煌ㄏ嚓P(guān)專業(yè)可開設(shè)新的導(dǎo)航方向的專業(yè)選修模塊，圍繞航海導(dǎo)航領(lǐng)域梳理培養(yǎng)目標，重點加強航海導(dǎo)航技術(shù)和數(shù)理基礎(chǔ)知識相關(guān)課程教學。在交通、測繪、通信、電子信息等學科的研究生專業(yè)中，設(shè)置面向航海導(dǎo)航科技的研究方向，特別是針對航海導(dǎo)航關(guān)鍵領(lǐng)域或“卡脖子”技術(shù)，凝練更多新的研究領(lǐng)域和研究方向，培育具有不同技術(shù)領(lǐng)域?qū)ｉL的各層次人才。

2.面向航海導(dǎo)航科技發(fā)展構(gòu)建課程體系，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才

航海導(dǎo)航科技基礎(chǔ)性、交叉性特征突出，其創(chuàng)新、突破與發(fā)展也越來越依賴于多學科的交叉與融合。因此，航海導(dǎo)航科技的發(fā)展需要培養(yǎng)掌握扎實的理工科知識、具備厚實的專業(yè)基礎(chǔ)、了解多學科交叉知識、具有創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才。為此，高校應(yīng)面向航海導(dǎo)航科技發(fā)展、圍繞人才培養(yǎng)目標科學構(gòu)建課程體系，注重夯實知識基礎(chǔ)及學科交叉融合；突出培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力，在課程體系設(shè)置和培養(yǎng)方案中體現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)；教學要密切聯(lián)系行業(yè)發(fā)展實踐，跟蹤航海導(dǎo)航科技和行業(yè)發(fā)展前沿，結(jié)合科技創(chuàng)新競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等科技創(chuàng)新活動培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維，并將創(chuàng)新能力納入考核評價中。

3.探索產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)模式，在實踐中培養(yǎng)具備核心技術(shù)研發(fā)能力的高層次人才

航海導(dǎo)航科技高層次專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)與水路交通行業(yè)需求和科技前沿發(fā)展趨勢相結(jié)合。高校、科研院校要深入了解國內(nèi)航海導(dǎo)航裝備生產(chǎn)企業(yè)的需求以及行業(yè)前沿發(fā)展動態(tài)與趨勢，并與行業(yè)企業(yè)一起深入研究探索產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)模式，聯(lián)合培養(yǎng)航海導(dǎo)航專業(yè)人才。行業(yè)企業(yè)可與高校共同探索博士、碩士研究生聯(lián)合培養(yǎng)模式，重點面向關(guān)鍵核心技術(shù)和發(fā)展前沿技術(shù)，培養(yǎng)高層次專業(yè)人才。企業(yè)建立研發(fā)機構(gòu)，制定長遠的航海導(dǎo)航研發(fā)技術(shù)骨干培養(yǎng)規(guī)劃，創(chuàng)造條件鼓勵專業(yè)人才在行業(yè)中深耕與持續(xù)積累，在實踐中發(fā)現(xiàn)和鍛煉人才，培養(yǎng)具備突破關(guān)鍵核心技術(shù)能力的頂尖人才。同時，制定相關(guān)政策，加強科技成果轉(zhuǎn)化。

4.制定激勵與扶持政策，形成高層次人才孵化長效機制

國家和行業(yè)提供政策、項目、資源支持，形成航海導(dǎo)航高層次人才長期培育與扶持機制，鼓勵創(chuàng)新，激勵高層次研發(fā)人才沉下心來攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，用優(yōu)惠的政策和良好的機制留住人才。政府部門結(jié)合國家和行業(yè)發(fā)展實際需求，制定科技攻關(guān)及重點研發(fā)等項目計劃，引導(dǎo)行業(yè)創(chuàng)新和重點領(lǐng)域攻關(guān)；組織高校、科研院所的優(yōu)勢資源，集中進行關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，為高校、科研院所和研發(fā)企業(yè)提供科研資金支持。加大對國內(nèi)航海導(dǎo)航設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的創(chuàng)新研發(fā)激勵，搭建航海導(dǎo)航科研成果轉(zhuǎn)化交流平臺，支持新興成果轉(zhuǎn)化，獎勵具有重大價值的技術(shù)突破；支持科技創(chuàng)新進步，加大高端產(chǎn)品及出口產(chǎn)品的政策扶持，國內(nèi)優(yōu)先使用具有市場競爭力的國產(chǎn)產(chǎn)品。

5.搭建國際化交流平臺，促進技術(shù)提升與專業(yè)人才培養(yǎng)

以多渠道、多種方式搭建航?？萍紘H化技術(shù)交流和人才培養(yǎng)平臺，促進技術(shù)和專業(yè)人才“引進來”“走出去”，是提升航?？萍妓胶蛣?chuàng)新能力、培養(yǎng)專業(yè)人才和促進專業(yè)人才成長的重要途徑。利用國際組織或國家間科技合作計劃以及國際學術(shù)交流會議，為航海導(dǎo)航科技人才交流搭建橋梁；通過高校聯(lián)合培養(yǎng)計劃，建立航海導(dǎo)航科技領(lǐng)域的高端學術(shù)人才培養(yǎng)和交換學習機制；支持并推動國內(nèi)航海導(dǎo)航裝備生產(chǎn)企業(yè)成立定期進行技術(shù)標準學習和交流的組織，促進人才交流和流動；鼓勵和支持企業(yè)加入國際相關(guān)組織，支持高校、研究院所和企業(yè)走出去，積極參與國際標準制定和交流；在政府和行業(yè)層面推動新業(yè)態(tài)和生態(tài)建設(shè)，鼓勵相關(guān)企業(yè)共享全球服務(wù)網(wǎng)，將國產(chǎn)航海導(dǎo)航裝備推廣到全球市場。

五、結(jié)語

當前，我國在水路交通主流航海導(dǎo)航產(chǎn)品研發(fā)方面有較大進步，但與發(fā)達國家相比還存在明顯差距，特別是部分導(dǎo)航裝備在核心部件上仍面臨“卡脖子”的困境。航海導(dǎo)航科技未來發(fā)展趨勢主要圍繞新興前沿技術(shù)在導(dǎo)航領(lǐng)域的融合運用、導(dǎo)航裝備的智能化以及解決產(chǎn)品實用化等問題展開，對我國航海導(dǎo)航科技人才培養(yǎng)提出了新要求。面向新時代與世界航海導(dǎo)航科技發(fā)展新趨勢以及專業(yè)人才新需求，政府、行業(yè)企業(yè)、高校、科研院所等要多方聯(lián)動，盡早布局，共同謀劃和構(gòu)建航海導(dǎo)航專業(yè)人才培養(yǎng)機制，為我國航海導(dǎo)航科技發(fā)展提供強有力的智力和人才支撐。