当传统卫星导航系统在复杂电磁环境中频频失效，当深空探测面临无信号可用的困境，清华大学智能微系统与纳卫星团队用二十年时间攻克光学导航技术，为全球导航领域带来革命性突破。该团队研发的"全球性光学导航定位技术与系统"近日荣获教育部2025年科学研究优秀成果奖（自然科学和工程技术）特等奖，标志着我国在自主导航技术领域实现重大跨越。
这项突破源于对传统导航系统短板的深刻认知。团队负责人邢飞教授指出，GPS等无线电导航系统虽应用广泛，但存在易受干扰、信号遮挡等致命缺陷。在卫星无线电拒止环境下，现有系统几乎完全瘫痪。研究团队从光学信号的天然抗干扰特性出发，创新性提出"以光为标"的导航理念，通过在卫星搭载大功率光学信标源，构建起全新的光学导航架构。
该系统的技术原理具有显著优势。光波波长短、直线传播的特性使其难以被干扰信号绕射进入接收范围，天然具备抗电磁干扰能力。通过在卫星上发射携带导航编码的光信号，地面接收机结合卫星精密轨道数据，利用极坐标原理即可完成精准定位。这种设计不仅弥补了天文导航信源微弱的不足，更实现了从原理方法到应用模式的全面革新。
研究历程充满艰辛。团队从2002年开始空间光学敏感器研究，当时国内相关技术几乎空白。早期研发的光学敏感器重达十几公斤，无法适配小型卫星。经过十年攻关，团队成功将其微型化至百克级，使光学设备能够广泛应用于各类卫星。2015年纳星二号的成功发射，标志着中国卫星空间网络有了自主可控的核心部件。
技术突破呈现阶梯式发展。2018年团队利用恒星敏感器完成卫星光学信标观测实验，为光学导航奠定基础；2023年通过商业卫星完成进一步测试验证；2024年更是在酒泉、文昌卫星发射中心成功部署4颗光学导航卫星，构建起初代验证星座。这些卫星在国际上首次实现飞机、舰船等载体的全球性光学导航验证，标志着技术从实验室走向实际应用。
该成果已形成完整的技术体系。目前团队构建的光学导航星座由11颗卫星组成，可作为北斗系统的重要补充，为全球导航、遥感定位、深空探测等国家重大战略提供核心支撑。相关航天产品已实现标准化生产，出口至近20个国家，在国际航天市场树立起中国品牌。
技术突破带来广泛应用前景。在低空经济领域，光学导航可与通信基础设施结合，构建增强网络，解决无人机、自动驾驶车辆在隧道等复杂环境中的导航盲区问题。在深空探测方面，该技术可在月球等无GPS信号区域发挥关键作用，仅需一颗轨道飞行器作为光学信标，就能为着陆器提供厘米级定位精度。目前团队技术已参与多项国家月球探测计划，并将应用于更远距离的深空任务。
科研传承与人才培养同步推进。团队开设的"智能微系统与微纳卫星"实践课程，让学生从软件仿真到硬件组装全程参与卫星研制。这种"做中学"的模式培养出大批航天领域专业人才，许多毕业生已成为行业骨干。这种科研与教育深度融合的模式，为我国航天事业持续发展注入新鲜血液。
