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原標題:我國成功研發光學導航定位技術 該技術全球首創,相關産品已出口近20個國家
清華大學智慧微系統與納衛星團隊歷時20年攻關,成功研發全球性光學導航定位技術與系統。日前,該校發佈消息,這項技術在國際上實現全球首創,成為北斗系統的關鍵補充,全面提升了我國導航體系的安全性與可靠性。相關産品已出口近20個國家。
傳統無線電導航易受干擾,在複雜的電磁環境下可能出現信號失效。天文光學導航又存在信源微弱、精度不足等局限。清華精密儀器係教授邢飛以生活中的細節舉例,有時候,手機導航會彈出“請水準轉動手機以校準方向”等提示,或者乾脆罷工不刷新位置。這些都是因為無線電系統只能測距,無法直接確定方向,而內置的電子羅盤等方向感測器一旦受到干擾,就會失效。
為了解決這些問題,清華團隊另辟蹊徑,在衛星上搭載高亮度光學信標,“點亮”空中燈塔。“原理類似于通過北極星辨認南北,但很難判斷精確的正北。”邢飛解釋,“這顆恒星離地球很遠,目前仍沒有測出兩者間的精準距離,所以無法進行後續確切定位的推算。光學導航衛星就像是距離我們只有幾百公里的‘北極星’。地面設備通過接收它發射的光學信號,再根據衛星所處的軌道數據等資訊,可以精確地算出自己的位置和朝向。”
雖然將距離從光年縮短到數百公里,但在800公里的高度上發射光學信號,測量角度偏差了僅0.1度,地面定位誤差就可能達到公里級。邢飛説,想要減少誤差,光學感測器對光學信號角度的測量精度要達到約0.0003度的角秒級。為此,團隊結合星敏感器技術、太陽敏感器技術和鐳射測量技術,最終大幅提升了光學相機的解析度。
值得一提的是,光波直線傳播的特性還讓這套系統具備天然抗干擾能力,保障了導航數據的穩定和安全輸出。
目前,團隊已構建起由11顆衛星組成的光學導航星座。該技術還突破了光學敏感器微型化瓶頸,實現從十公斤到百克級的跨越等。
而這僅僅是個開始。團隊的目標是構建一個由更多光學導航衛星組成的全球星座。“我們規劃在約816公里的近地軌道上,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。”邢飛解釋,這是全球絕大部分人口和經濟活動的區域。
這項技術擁有廣闊應用前景,將為低空經濟、深空探測等領域提供全新解決方案。目前,相關航太産品已出口近20個國家。團隊計劃與現有的通信基礎設施結合,構建光學導航增強網路,解決無人機、自動駕駛車輛在隧道、複雜路況下的導航盲區問題。(何蕊)

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