清华团队全球性光学导航系统获特等奖:为“拒止环境”提供抗干扰定位新方案

问题:传统导航系统面临挑战 全球卫星导航系统是现代基础设施的重要支撑,但无线电信号易受干扰的问题长期存在。无论是城市环境中的信号遮挡,还是深空探测中的通信中断,传统GPS或北斗系统都可能失效。天文光学导航虽能部分替代,但因恒星信号微弱、链路不稳定,难以满足高精度需求。 原因:技术局限与物理特性制约 清华大学精密仪器系邢飞教授表示,无线电导航依赖的电磁波易受人为干扰和地形影响,而天文导航则受宇宙背景噪声限制。这两种技术均存在固有缺陷,难以应对未来复杂环境下的导航需求,尤其在军事安全、航空航天等关键领域。 对策:光学导航技术取得突破 研究团队提出“太空灯塔”方案——在纳卫星上部署大功率光学信标,利用光波直线传播特性避免干扰。该系统采用“信源基准-传递链路-测量仪器”全链条架构: 1. 信源端:发射携带编码信息的光信号,波长极短且无法绕射,抗干扰能力强; 2. 定位端:地面接收机结合卫星轨道数据,通过极坐标原理实现厘米级定位; 3. 组网能力:多星协同覆盖全球,突破单星视野限制。 影响:二十年技术攻关成果 自2002年启动研究以来,团队先后攻克光学敏感器微型化(从十几公斤降至百克级)、天地链路稳定性等难题。2015年纳星二号成功测试验证技术可行性,目前该成果已应用于我国商业航天领域。外场试验中,科研人员在严寒中调试设备的场景,展现了持之以恒的科研精神。 前景:推动导航产业升级 该技术不仅适用于国防安全、远洋航行等特殊场景,还将推动导航产业从“无线电主导”向“光-电融合”转型。随着我国低轨卫星星座的扩展,光学导航有望与北斗系统互补,构建更稳健的国家时空基准体系。

从星空辨识方向到用可控信号编织“灯塔”网络,光学导航的发展反映了我国在基础研究与工程应用上的长期投入。面对复杂电磁环境和多样化需求,构建更安全、可靠的导航能力体系,将成为支撑高质量发展和重大任务实施的关键基础。