大学生创新训练项目的实践与探索——以北斗高精度卫星测控系统创新研发项目为例

司 晶 吴卓凡 王斯海

江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226007

一、项目背景

第一届世界高等教育会议上曾强调“高等教育必须将创新精神作为基本目标，以使高校毕业生不仅仅是求职者，而首先是工作岗位的创造者。”［1］目前，在高校的教学过程中加强创新教育的思想已获得全球的共识，而我国高校的创新创业教育尚处于起步阶段。高职院校开展创新创业教育是发展的内在要求，需摒弃创新创业教育对于高职生要求过高的想法，鼓励学生开拓创新思维［2］。

当今社会发展迅速，人们生活水平不断提高。为满足人们生活所需，建筑业迅猛发展，中国作为一个建筑大国，其建筑业总产值规模已突破20万亿元大关。大学生在建筑领域进行创新，不仅可以培养更多高素质技术技能人才，也是推进建筑行业进一步发展的重要举措。装配式建筑是目前建筑业实现可持续发展的重要切入点，具有功能性强、效率较高、绿色环保等特点，被国家和行业大力推广。2021年中国装配式建筑行业新建建筑面积已超4亿平方米，产值超万亿。国家出台的各种激励政策和实践积累，为推动装配式建筑的发展提供了全面的制度保障和技术支持。

虽然装配式建筑是一种优势十分显著的建筑形式。但是，同时也存在着一些难点，如施工技术难度、安装精度要求较高，现行的累积测量模式则无法满足其精度要求，快速测量、精准对孔安装成为装配式建筑提高质量、缩短工期的瓶颈。目前，建筑领域应用的测量仪器主要有：水准仪、经纬仪、GPS测量仪等。这些测量仪器操作繁琐，累计误差大，对天气和施工现场环境要求高，无法满足用于施工过程的高精度定位要求。在此背景下，想要推广装配式建筑，迫切需要测量速度快、测量精度高、抗干扰能力强的测量仪器装备，实现规范性和标准化，逐渐向智能化阶段前进，为装配式建筑打好技术基础。

二、产品创新设计

为实现高精度卫星测控系统毫米级定位精度，提供符合施工过程要求的定位服务，须克服现有卫星测控技术静态定位时间长、实时定位精度低、受施工环境干扰严重、应用繁琐等问题。项目组采用内、外控卫星聚合定位技术，优化算法，设计一体化设备和集成在线解算平台，通过大量现场试验分析验证，实现快速、高精度、抗干扰、应用简便的工程用高精度卫星测控系统，为装配式建筑施工提供数字化测控方法。

（一）抗干扰设计

率先采用多因素相对消差法，确定合理计算参数组合。通过两年60余次现场测试，评估不同工程环境及施工行为对定位精度的影响，率定相应的电离层、对流层以及截止高度角、模糊度固定等计算参数组合，降低环境干扰影响。

（二）云端智能采传算一体化

首次完成建筑施工过程卫星高精度测控软硬件系统设计与应用，包括一体化卫星定位设备、无线数据传输、在线解算及坐标转换程序、可视化界面等，简化操作流程。

（三）卫星聚合定位的算法优化

在静态相对定位技术基础上，引入卡尔曼滤波算法代替传统的最小二乘法，提升解算收敛速率，减少测量时间。

（四）固化定位测量流程

设计内、外控法两种卫星高精度测控系统现场应用方法，提升工程应用的规范性。产品可实现施工过程任意工况、任意区域，全天候、无障碍应用，提升解算收敛速率80%，智能选取合理计算参数组合，节约60%测量人工，10分钟内单点定位精度3mm，全站仪建站精度1mm，轴网整体精度3mm，全部测控时间压缩在20分钟以内，满足建筑施工过程测控精度及时效性要求。

与国内外建筑测量设备相比，在测量精度层面，由图1可以看出，在观察周期内基线波动总体范围在3mm以内，平均求值后本项目产品能够将精度控制在±3mm+0.5ppm；在兼容性层面，产品既能应用北斗卫星定位系统，也可以兼容GPS全球定位系统；在价格方面，本项目产品一套价格在7.5万元，较同类型产品相比具有极高的性价比；在覆盖性层面，产品可实现全覆盖，监测工程全过程，并观察实时性项目进度；在数据处理方面，能够将测控数据自动化处理，直接可以将相应点位的坐标结果应用于施工过程中，为数字化建造技术的实现打下坚实基础。

图1 基线波动曲线

基于上述四点优势，技术人员利用本项目的北斗高精度卫星测控系统获取最新的数据信息，使用系统软件分析和处理数据，以达到预期的结果，为进一步的工程测量奠定良好的基础，实现装配式建筑技术层面的一大突破。

三、目标市场

创新训练项目最终的落脚点是走向市场，确定自己的目标市场，将产品定位在目标市场的确定位置。因此，基于STP目标市场营销理论。研究发现，本项目的目标市场主要如下。

（一）工程建设单位

各级住房和城乡建设部门承担着规范各级住房和城乡建设管理秩序的责任和建立科学规范的工程建设标准体系的工作，尤其是在村镇建设中，本项目可以更快速高效、较为准确的帮助乡村装配式建筑定位测控，节省人力、物力、财力，推动装配式建筑发展，加快城镇化进程。

（二）建筑施工企业及勘察单位

建筑企业是建筑产品生产经济实体，是建筑生产力发展和建筑技术进步中占据主导力量［3］。建筑企业的核心组成部分是施工项目管理，只有加强项目工程管理，才能提高建筑企业的综合经济效益，实现企业的良性循环［4］。因而，建筑企业急需精确定位技术，保障施工质量、进度与安全数据的设备，从而获取实时状况。本项目的产品（后简称产品）可以发挥自身优势，帮助企业快速有效地实现最大利益率。

建筑勘测单位主要是对地质条件，水文条件、环境、交通运输等的调查，担负着为工程建设提供准确地质资料的任务［5］。建筑工程的设计更是在勘察的基础上做设计图纸，直接为工程施工提供技术依据。

四、盈利模式

（一）创新项目的盈利模式

创新项目的盈利模式是指在项目具有生命力的生态化运营基础上，与产业共同发展谋取利益。目前，装配式建筑行业的盈利模式一直处于高成本和小市场的状态，想要改变这种局面需要弄清盈利来源。盈利来源是盈利模式重要组成要素，需要明确项目能够提供产品或服务。本卫星测控系统主要以硬件和软件两部分组成，具有使用方便、无障碍、高效、精准度高和性价比高等特点。同时，会根据用户的需要开发出不同规格的产品。如为建筑勘测单位提供一套集三维测量、精准定位，保障施工质量、进度与安全于一体的卫星测控系统；为高标准高要求的国家作业平台，为城乡建设部门推出快速高效的乡村装配式建筑的定位测控。

（二）找准客户，提高客户信任度和服务

由于本项目的产品属于建筑施工测控用品，并且面对的销售对象是城乡建设部门、建筑企业、施工测量员、建筑勘测单位，以及测量勘测等特定群体，所以本项目选择采用直接面对消费者销售的销售模式。本项目产品的核心营销思想是以“用户份额”为中心，与顾客互动对话和采取定制化服务。主要关注建筑施工测控行业的“用户份额”，关注产品在市场现有设备中的份额，努力提升产品市场的占有率。施工测量员、建筑勘测单位是新型建筑测控通信设备的使用者，所以，需要与他们交流和沟通，通过试用或体验增加客户对产品的信任，并根据顾客的意见定制产品，始终与顾客的需求保持一致，采取定制产品配置和软件，并且提供上门安装、个性化售后等服务，促进产品销售的增长。

五、风险分析与对策

在创新训练计划中一定要加强对项目的风险分析，利用前瞻性的方式提前评估，结合不同风险类型制定和采取应对策略，有效规避风险。

卫星测控行业特殊，新兴企业进入门槛高。但随着全球经济一体化进程的不断加快，技术壁垒终将被打破，一旦行业竞争失败，项目将损失巨大。主要风险因素包括：技术风险、市场风险、竞争风险等方面，风险分析与对策如下。

（一）技术风险与对策

竞争对手会增多，他们模仿本项目产品，而我们技术人员数量、素质与研发投入等不能满足企业发展的需要。另外，还存在相关技术的专利保护和法律权益维护等风险。

应对策略：加强技术研发队伍的建设，提高整体研发能力；对消费者需求的产品进行研发改进，使技术不断地适应市场；严格保密技术，监督生产，以防止被盗窃技术机密；在设备采购过程中与设备制造商签订保密协议，防止专用设备设计工艺外泄。

（二）市场风险与对策

公司成立初期，产品的推广速度难以预测，现有市场竞争较为激烈，市场推广速度达不到预估目标。

应对策略：公司将加大产品的宣传力度，利用网站树立高端产品形象，同时结合网络经济体开展线上线下同步销售，并根据市场变化采取适度降价策略，努力保证产品的质量和售后服务。

（三）竞争风险与对策

竞争对手的针对性行为（如降价、产品的升级换代等）；自身产品不完美而造成的顾客缺失等风险。

应对策略：与时俱进，抓住市场的最新切入点，不断创新发展，提高企业的竞争力；保持和客户的联系，保证销量的稳定和增长。

六、带动就业与引领教育

国家一直在强调“坚持创新引领就业、创业带动就业，提升人力资源素质，实现大学生充分更高质量就业”［6］。可见大学生创新训练计划可调动大学生主体的积极性和创造力，充分发挥创新第一动力的强大作用，对目前严峻的就业形势有一定的带动作用。

根据项目的设计规划，以北斗高精度卫星测控系统为基础的测控系统公司，预计在2022年10月成立，将提供工程测量、软件开发、销售等就业岗位20个。未来三年内，公司职工人数预计达到150人，也会间接带动建筑测绘行业上下游产业链工作岗位900个。每年公司的不断发展壮大，会吸引富有想像力和创造力的青年人参与技术研发。同时，公司与高校合作。一方面可以为高校提供跟岗实习和研发岗位；另一方面为公司注入新鲜血液。

在项目的研发过程中，学生不仅培养了创新精神，更是激发了将创新知识转化服务社会的责任感。他们在了解装配式建筑的过程中，逐渐意识到国家建筑业面临的瓶颈，迸发出社会责任感，想通过攻克测控技术应用难题，提高我国装配式建筑的水平和质量，推动建筑业的迅猛发展。