清华团队完成全球首套光学导航系统验证试用 “太空灯塔”有望突破无线电导航瓶颈

问题:智能交通、低空经济、海洋作业等新兴领域的快速发展,对定位、授时与姿态基准的需求日益增长。然而,当前主流的卫星导航依赖无线电信号,电磁干扰、欺骗攻击以及城市峡谷、隧道等复杂环境中,存在信号衰减、可靠性不足等问题;在高强度对抗环境下,实现“可用、可信、可控”的高精度定位能力尤为迫切。 原因:无线电信号易受同频干扰和欺骗式攻击影响,且在遮挡环境中信号衰减严重;同时,部分新兴应用对连续性和精度要求更高标准,单一技术难以同时满足“高精度、强鲁棒、可规模化”的需求。因此,发展与传统导航互补的新型导航技术,成为提升国家关键基础能力的重要方向。 影响:清华大学团队研发的光学导航系统以低轨卫星为载体,在约800公里轨道部署光学信标,向地面发射编码光信号。地面设备通过接收光斑信息并结合卫星轨道参数,可快速解算位置与朝向。相比无线电信号,光束意义在于更强的指向性和直线传播特性,能有效抵御电磁干扰与欺骗,为高精度定位提供新选择。该成果获2025年教育部工程技术领域特等奖,标志着其工程化与系统集成已趋成熟。团队还构建了由11颗卫星组成的验证星座,并于2024年完成航空器、舰船等平台的实地测试,在强干扰环境下验证了系统稳定性。目前,对应的技术已与多国展开合作应用,为我国技术“走出去”提供了实践案例。 对策:业内人士指出,光学导航要实现规模化应用,需在以下三上持续突破:一是扩大星座规模,提升覆盖连续性与服务能力,建立统一的测量与标定体系;二是推动接收终端小型化、低功耗和低成本化,开发适用于无人机、车辆及移动终端的工程产品;三是加强与北斗等现有导航系统的融合,构建多源定位框架,实现不同场景下的自动切换与互为备份,增强系统整体韧性。此外,建议加快制定数据安全、设备管理及应用标准等规范,推动形成可复制的应用模式。 前景:专家表示,光学导航并非替代现有无线电导航,而是作为补充,在高干扰、强遮挡及高安全性要求的场景中提供“第二通道”。未来,随着规模扩大、终端成熟和算法优化,该技术有望在国防安全、应急救援、深空与海洋探测、自动驾驶及低空飞行等领域拓展应用。尤其在复杂环境中实现稳定高精度定位,将为关键基础设施安全和新产业发展提供重要支撑。

从无线电到光束,这场跨越二十年的技术探索展现了中国科研人员的智慧与坚持。光学导航系统的诞生——不仅打破了国外技术垄断——更开辟了导航技术的新路径。在科技自立自强的时代背景下,这个创新成果助力抢占未来技术制高点,为人类命运共同体建设贡献科技力量。