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。3月24日，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。
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。
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。“原理类似于古人通过北极星辨认方向。”邢飞解释，“但只能大概指个方向，是朝北的。因为这颗恒星离地球很远，目前仍无法测出两者间的精准距离，无法进行后续定位的精准推算。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，可以精确地计算出自己的位置和朝向。”
虽然距离地球相对较近，但从数百公里的轨道高度发出的数据，即便出现微小的角度误差，也会影响导航的精准性。“在800公里的高度上发射光学信号，如果测量角度偏差了0.1度，定位误差就可能达到公里级。”邢飞说，想要获得更高精度的导航定位结果，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相结合，不断调试，最终大幅提升了光学相机的分辨率，将测量精度提高到千分之五个像素。
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。
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。
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。
而这仅仅是个开始。“我们规划在约816公里的近地轨道上，部署37颗卫星，从而实现对地球南北纬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。团队也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。
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