清华大学成功研发全球性光学导航定位技术与系统

清华大学智能微系统与纳卫星团队历时20年攻关，成功研发全球性光学导航定位技术与系统。日前，该校发布消息，这项技术在国际上实现全球首创，成为北斗系统的关键补充，全面提升了我国导航体系的安全性与可靠性。相关产品已出口近20个国家。

传统无线电导航易受干扰，在复杂的电磁环境下可能出现信号失效。天文光学导航又存在信源微弱、精度不足等局限。清华精密仪器系教授邢飞以生活中的细节举例，有时候，手机导航会弹出“请水平转动手机以校准方向”等提示，或者干脆罢工不刷新位置。这些都是因为无线电系统只能测距，无法直接确定方向，而内置的电子罗盘等方向传感器一旦受到干扰，就会失效。

为了解决这些问题，清华团队另辟蹊径，在卫星上搭载高亮度光学信标，“点亮”空中灯塔。“原理类似于通过北极星辨认南北，但很难判断精确的正北。”邢飞解释，“这颗恒星离地球很远，目前仍没有测出两者间的精准距离，所以无法进行后续确切定位的推算。光学导航卫星就像是距离我们只有几百公里的‘北极星’。地面设备通过接收它发射的光学信号，再根据卫星所处的轨道数据等信息，可以精确地算出自己的位置和朝向。”

虽然将距离从光年缩短到数百公里，但在800公里的高度上发射光学信号，测量角度偏差了仅0.1度，地面定位误差就可能达到公里级。邢飞说，想要减少误差，光学传感器对光学信号角度的测量精度要达到约0.0003度的角秒级。为此，团队结合星敏感器技术、太阳敏感器技术和激光测量技术，最终大幅提升了光学相机的分辨率。

值得一提的是，光波直线传播的特性还让这套系统具备天然抗干扰能力，保障了导航数据的稳定和安全输出。

目前，团队已构建起由11颗卫星组成的光学导航星座。该技术还突破了光学敏感器微型化瓶颈，实现从十公斤到百克级的跨越等。

而这仅仅是个开始。团队的目标是构建一个由更多光学导航卫星组成的全球星座。“我们规划在约816公里的近地轨道上，部署37颗卫星，实现对地球南北纬60度以内区域的全球覆盖。”邢飞解释，这是全球绝大部分人口和经济活动的区域。

这项技术拥有广阔应用前景，将为低空经济、深空探测等领域提供全新解决方案。目前，相关航天产品已出口近20个国家。团队计划与现有的通信基础设施结合，构建光学导航增强网络，解决无人机、自动驾驶车辆在隧道、复杂路况下的导航盲区问题。