清華大學智能微系統與納衛星團隊經過二十年的持續攻關,成功研發出全球首創的光學導航定位技術與系統。這一突破性成果不僅提升了我國導航體系的安全性與可靠性,更在國際導航技術領域引發廣泛關注。香港英文媒體《南華早報》以“太空燈塔——中國抗干擾衛星網絡填補GPS盲區”為題,詳細報道了該技術的創新性與應用前景。
據介紹,該系統通過在衛星上搭載高亮度光學信標,構建了以光學信號為載體、測角定位為核心的全新導航架構。與傳統無線電導航相比,光學導航具有天然抗干擾優勢——光波波長極短,只能直線傳播,干擾信號無法通過繞射進入接收機視場。同時,該技術突破了天文光學導航信源微弱、精度不足的局限,實現了從原理方法到應用模式的全方位革新。團隊負責人、清華精密儀器系教授邢飛形象地比喻:“我們將古代水手的燈塔搬到太空,讓發光衛星成為可靠的光信號源,為萬物指引航向。”
這一技術已在實際應用中展現價值。在中東地區,由于美以伊軍事沖突升級,電子戰范圍擴大至無人機和船舶自動識別系統,GPS信號頻繁受到干擾。據英國廣播公司報道,該地區美國軍隊正使用干擾系統保護基地安全,而中國研發的光學導航技術已幫助無人機在GPS失效環境中持續工作。該技術還突破了光學敏感器微型化瓶頸,將設備重量從十公斤級壓縮至百克級,為低空經濟、深空探測等領域提供了全新解決方案。
清華大學團隊已構建由11顆衛星組成的光學導航星座,并規劃在近地軌道部署37顆衛星,實現對地球南北緯60度以內區域的全球覆蓋——這一區域覆蓋了全球絕大部分人口和經濟活動。邢飛教授表示,團隊正探索將光學導航與現有通信基礎設施結合,構建增強網絡,以解決無人機、自動駕駛車輛在隧道或復雜路況下的導航盲區問題。2024年,清華大學光學導航衛星發射現場的照片顯示,該技術已進入實質性應用階段。
國際航天領域對光學導航技術的研發競爭日益激烈。美國航空航天局(NASA)在2024年報告中指出,月球表面昏暗荒蕪,缺乏可見地標,光學導航將成為宇航員和探測車規劃路線的關鍵手段。歐洲航天局也于去年10月正式啟動光學導航技術項目。而中國在此領域已取得先發優勢——該技術不僅獲得教育部2025年科學研究優秀成果獎特等獎,相關產品更已出口至美、英、法等近20個國家。
盡管光學導航存在需視線通暢、易受天氣或障礙物影響的局限性,但其抗干擾能力和高精度特性仍使其成為北斗系統的重要補充。此前,中國在月球探測項目中已驗證該技術的可行性:2013年嫦娥三號探測器通過攝像頭識別月面特征,在下降過程中實現自主導航并精準著陸。隨著技術不斷成熟,光學導航有望在更多極端環境中發揮關鍵作用。











