清华“光学导航”重新定义全球性导航

教育部近日公布2025年科学研究优秀成果奖（自然科学和工程技术）获奖名单，清华大学智能微系统与纳卫星团队的“全球性光学导航定位技术与系统”获评工程技术奖特等奖。3月24日，北京青年报记者从清华大学获悉，团队深耕二十载，一举破解了“卫星无线电拒止环境”下“卫星无线电无法定位”“天文光学定位精度差”两大行业瓶颈。

“古代水手依赖灯塔导航，而我们做的是把‘灯塔’搬到太空，让发光卫星代替‘灯塔’成为可靠的光信号，为万物指引航向。”团队负责人、清华精密仪器系教授邢飞这样概括这项成果的灵感来源。

图片把“人造北极星”送上太空

这套以光学信号为载体、以测角定位为核心的全球导航系统，在卫星上搭载大功率、宽覆盖的光学信标源，向空间发射携带导航编码信息的光信号。地面接收机捕获信号后，结合卫星精密轨道，通过极坐标原理即可完成自身定位。

“光学导航卫星就像距离我们只有几百公里的‘北极星’，”邢飞解释说，“地面设备通过接收它发射的光学信号，再根狙汤星轨道数据，可以精确计算出自己的位置和朝向。”

光波波长极短、只能直线传播的特性，让光学导航拥有天然的抗干扰优势——干扰信号无法通过绕射进入接收机视场。目前，团队已构建起由11颗卫星组成的光学导航星座，在国际上首次完成飞机、舰船等载体的全球性光学导航验证。

二十年磨一剑：从十公斤到百克

这项成果并非一蹴而就。2002年，刚进入精仪系攻读博士的邢飞在尤政教授带领下，从零开始投入空间光学敏感器研发。团队用十年时间把重达十几公斤的光学敏感器做到了百克级，在2015年清华研制的纳星二号上试验成功，如今已成为中国卫星空间网络和商业航天领域的主打产品。

二十年里，团队完成了三次关键跨越：从十公斤到百克的光学敏感器微型化，解决了“能不能使用”的问题；从单一卫星技术到卫星、载荷、飞机多载体应用，解决了“能不能复用”的问题；从只有姿态测量到定姿定位导航一体化，解决了“能不能通用”的问题。

北斗的最佳搭档

这套系统作为北斗卫星导航系统的重要补充，为我国全球导航、遥感定位、深空探测等重大战略提供核心技术支撑。依托项目核心技术，团队实现航天产品标准化、国际化，相关产品已销往美、英、法等近20个国家。

未来，在低空经济领域，团队计划与现有通信基础设施结合，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。在深空探测领域，目前团队技术已参与月球科学多个国家重大计划——在月球等没有GPS信号的区域，仅需一颗轨道飞行器作为“光学信标”，就能为着陆器提供精准导航。

“这项技术不仅要为车辆、飞机、舰船找到物理坐标，更要为中国导航技术找到在全球的领先坐标，为国家空间安全找到自主可控的坐标。”邢飞说。