在导航技术领域，清华大学智能微系统与纳卫星团队经过长达20年的不懈钻研，成功研发出全球性光学导航定位技术与系统。这一成果在国际上独树一帜，为北斗系统提供了关键补充，显著增强了我国导航体系的安全性与可靠性，相关航天产品已出口至近20个国家。
传统无线电导航技术虽应用广泛，但存在明显短板。在复杂的电磁环境中，其信号极易受到干扰，甚至出现失效情况。而天文光学导航也面临信源微弱、精度不足等问题。清华精密仪器系教授邢飞以日常生活中的手机导航为例进行说明，当手机弹出“请水平转动手机以校准方向”提示，或位置信息不再刷新时，往往是因为无线电系统仅能测距，无法直接确定方向，且内置的电子罗盘等方向传感器一旦受干扰就会失效。
为攻克这些难题，清华团队另辟蹊径，选择在卫星上搭载高亮度光学信标，打造“空中灯塔”。邢飞解释道，其原理类似于通过北极星辨别南北方向，但由于北极星距离地球遥远，目前尚未测出其与地球的精准距离，无法进行确切的定位推算。而光学导航卫星如同距离地球仅几百公里的“北极星”，地面设备接收其发射的光学信号，并结合卫星轨道数据等信息，就能精确计算出自身的位置和朝向。
然而，实现高精度定位并非易事。即便将距离从光年缩短至数百公里，在800公里高度发射光学信号时，测量角度偏差仅0.1度，地面定位误差就可能达到公里级。邢飞表示，要减少误差，光学传感器对光学信号角度的测量精度需达到约0.0003度的角秒级。为此，团队融合星敏感器技术、太阳敏感器技术和激光测量技术，大幅提升了光学相机的分辨率。
光波直线传播的特性为该系统带来了天然的抗干扰能力，确保导航数据能够稳定、安全地输出。目前，该团队已成功构建由11颗卫星组成的光学导航星座，还突破了光学敏感器微型化瓶颈，实现了从十公斤到百克级的跨越。
但这只是团队征程的起点。他们的目标是构建一个由更多光学导航卫星组成的全球星座。邢飞介绍，团队计划在约816公里的近地轨道上部署37颗卫星，实现对地球南北纬60度以内区域的全球覆盖，这一区域涵盖了全球绝大部分人口和经济活动。
这项技术具有广阔的应用前景，可为低空经济、深空探测等领域提供全新的解决方案。团队还计划将该技术与现有的通信基础设施相结合，构建光学导航增强网络，以解决无人机、自动驾驶车辆在隧道、复杂路况下的导航盲区问题。
