世界初！中国チームが開発した「光学ナビゲーション」技術、GPS干渉を恐れず

AIに聞く・光学航法技術はどのようにして従来の航法が抱える妨害のボトルネックを突破するのか？

【文/観察者网　チー・チー】

先週、清華大学が発表したところによると、同校のインテリジェント・マイクロシステムとナビゲーション衛星チームは20年にわたり共同で研究に取り組み、グローバルな光学航法の測位技術とシステムをついに開発に成功した。紹介によれば、この技術は国際的に世界初の実績を達成し、北斗システムの重要な補完となる。

このニュースが公表された後、香港英字メディア『サウスチャイナ・モーニング・ポスト（SCMP）』の関心を引いた。

「宇宙の灯台——中国の対抗妨害衛星ネットワークがGPSの死角を埋める」、3月30日、同紙はこの題名で、同システムは耐妨害性と高精度を備え、たとえGPS信号が使用不能、または妨害を受ける場合でも、各種ミッションに対して測位サービスを提供できると報じた。

記事ではさらに、光学航法技術は現在も中東で使用されており、GPS信号が妨害される環境でも無人機が稼働し続けるのを支援しているとも言及している。

 

 図示

清華大学は3月24日に上記の情報を公表し、この技術が我が国の測位・航法システムの安全性と信頼性を全面的に高め、一挙に「衛星無線電拒止環境」（つまり技術手段により特定の区域内で衛星測位・航法システムを無効化すること）下での「衛星無線電が測位できない」「天文光学測位の精度が低い」という2つの業界のボトルネックを解決したと述べた。

報道によれば、この技術は教育部2025年の科学研究優秀成果賞（自然科学および工学技術）の工学技術賞特等賞を受賞した。関連製品はすでに米国、英国、フランスなど約20の国・地域に販売されている。

紹介によると、従来の無線航法は妨害の影響を受けやすく、複雑な電磁環境下では信号が失効する可能性がある。天文光学航法にも、信源が微弱で精度が不足しているなどの制約がある。これらの問題を解決するために、清華チームは別の道を切り開き、衛星に高輝度の光学ビーコンを搭載した。

チーム責任者であり、清華大学精密機器学科の教授であるシン・フェイは、「古代の船乗りは灯台の航法に頼っていたが、私たちが行うのは『灯台』を宇宙に持ち込み、発光する衛星を『灯台』の代わりとして信頼できる光信号にすることで、あらゆるものの進むべき方角を導くことだ」と述べた。

シン・フェイは、光学信号を媒体とし、方位角・仰角による測角測位を中核とするこのグローバルな航法システムは、衛星上に高出力で広いカバレッジを持つ光学ビーコン源を搭載し、空間に航法符号化情報を運ぶ光信号を送信するものだという。地上の受信機が信号を捕捉し、衛星の精密軌道と組み合わせ、極座標の原理により自己の位置を算出できる。チームはこれを基に、光学式の「信源基準－伝送リンク－測定装置」という新しい航法アーキテクチャを構築した。

彼はさらに、「光波の波長は極めて短く、直進しかできないため、妨害信号が回折によって受信機の視野範囲内に入り込むことはない。そのため、光学航法には耐妨害という天然の優位性があるだけでなく、制御可能な宇宙の光学ビーコンによって天文光学航法の信源の欠陥を補い、原理の方法から応用のモードまでをあらゆる面で革新した」と述べた。

現在、チームは11基の衛星からなる光学航法のコンステレーションを構築している。この技術はまた、光学センサーの小型化というボトルネックも突破し、10キログラムから100グラム級への飛躍を実現した。これは単なる始まりにすぎない。

この技術には幅広い応用の見通しがあり、低空経済や深宇宙探査などの分野に対して新たな解決策を提供する。チームは既存の通信インフラと連携し、光学航法強化ネットワークを構築して、無人機や自動運転車がトンネルや複雑な路況において直面する航法の死角問題を解決する計画だ。

「私たちは約816キロメートルの近地球軌道上に、37基の衛星を配置し、その結果、地球の南北緯60度以内の地域に対してグローバルなカバーを実現します」とシン・フェイは説明する。これは世界の人口と経済活動の大部分が集中する区域だ。

『サウスチャイナ・モーニング・ポスト』は、光学航法にも明確な限界があると触れている。視界が通る必要があり、光信号は天候や障害物の影響を受けやすいのだ。

報道によると、中国はこれまで月探査のプロジェクトで光学航法技術をすでに用いている。たとえば2013年の嫦娥3号探査機は、カメラで月面の特徴を認識し、降下中に自律航法を行うことで、最終的に精密な着陸を実現した。

 

 2024年　清華大学光学航法衛星の打上げ現場　清華大学公式サイト 

同時に、米国航空宇宙局（NASA）と欧州宇宙局も光学航法技術の開発を推進している。

NASAは2024年のレポートで、このような月面の暗くて荒涼とした環境では迷いやすいと述べている。肉眼で識別できる目印がほとんどないため、宇宙飛行士や探査車は、光学航法のような他の方法に頼ってルートを計画しなければならない。昨年10月、欧州宇宙局は、正式に光学航法技術プロジェクトを開始したと報告した。

ちょうど『サウスチャイナ・モーニング・ポスト』が中国の光学航法による測位技術に注目している最中、中東では目に見えない戦争が勃発していた。GPS妨害だ。

英国放送協会（BBC）は3月初旬の報道で、美以伊の軍事紛争が勃発するにつれ、電子戦の範囲が無人機や船舶の自動識別システム（AIS）にまでさらに拡大し、近くの船舶の航行に深刻な妨害が及んでいると伝えた。さらに、この地域の米軍が、無人機や誘導兵器による攻撃から基地、要員、艦艇を守るために妨害システムを使用しているとの情報もある。

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