Світовий перший! Китайська команда розробила технологію «оптичної навігації», яка не боїться GPS-загроз

Питання до ШІ · Як оптична навігація може подолати «вузькі місця» перешкод для традиційної навігації?

【/Стаття/ від «Observer Network» Ці Цянь】

Минулого тижня Університет Цінхуа повідомив, що команда інтелектуальних мікросистем та група з наноспутників упродовж 20 років спільно працювали над розробкою глобальної технології та системи оптичної навігації й позиціювання. Як зазначається, ця технологія в міжнародному масштабі реалізувала світову першість і стала ключовим доповненням до системи Бейдоу.

Після оприлюднення цієї інформації на неї звернули увагу англомовні медіа Гонконгу «South China Morning Post».

«Супутникові “променеві маяки” — китайська протиперешкодна супутникова мережа, що заповнює “сліпі зони” GPS», 30 березня, у такому заголовку газета повідомила, що ця система має протиперешкодні можливості й високу точність: навіть якщо сигнали GPS неможливо використовувати або вони заважаються, вона все одно може надавати навігаційні послуги для різних завдань.

У повідомленні також згадується, що технологія оптичної навігації наразі застосовується на Близькому Сході, допомагаючи безпілотникам працювати далі в середовищах, де сигнали GPS заважаються.

Схематичне зображення

Університет Цінхуа 24 березня оприлюднив зазначену інформацію, зазначивши, що ця технологія всебічно підвищила безпеку й надійність національної навігаційної системи та разом із тим «зламала» дві ключові галузеві «проблеми»: «неможливість позиціювання супутниковими радіоелектронними засобами» та «низьку точність астрономічно-оптичного позиціювання» в умовах «супутникового радіозаборонного середовища» (тобто через технічні засоби в певних зонах виводити з ладу супутникові навігаційні системи).

Як повідомляється, ця технологія отримала гран-прі у категорії «інженерні технології» премії Міністерства освіти 2025 року за найкращі результати наукових досліджень (природничі науки та інженерні технології). Відповідні продукти вже поставлені в США, Великій Британії, Франції та ще майже 20 інших країн.

За інформацією, традиційна радіонавігація легко піддається впливу перешкод; у складному електромагнітному середовищі може виникати відмова сигналу. А астрономічно-оптична навігація має обмеження на кшталт слабких джерел сигналу та недостатньої точності. Щоб вирішити ці проблеми, команда Цінхуа знайшла альтернативний шлях: встановила на супутники високояскраві оптичні маяки.

Керівник команди, професор факультету прецизійних приладів Університету Цінхуа Сін Фей заявив: «Давні мореплавці покладалися на маяки для навігації, а ми зробили так, щоб “маяк” було перенесено в космос: що світить супутник замінив “маяк” і став надійним оптичним сигналом, який вказує шлях усьому».

Сін Фей зазначив, що ця глобальна навігаційна система, у якій оптичний сигнал є носієм, а позиціювання за виміром кутів є ключовим, реалізує встановлення на супутники джерел оптичних маяків великої потужності з широким покриттям та здійснює в космос випромінювання оптичного сигналу, що несе навігаційно-кодовану інформацію. Після того як наземні приймачі захоплюють сигнал, у поєднанні з точними орбітами супутника за принципом полярних координат можна виконати власне позиціювання. Так команда побудувала нову навігаційну архітектуру з оптичним «еталоном джерела сигналу — передавальним каналом — вимірювальними приладами».

Він сказав, що довжина хвилі світлової хвилі дуже мала, тож вона здатна поширюватися лише прямолінійно; перешкодний сигнал не може через дифракцію потрапити в межі поля зору приймача. Тому оптична навігація має не лише природні переваги протиперешкодності, а й шляхом керованого космічного оптичного маяка компенсує недоліки джерела сигналу в астрономічно-оптичній навігації. Від принципів і методів до сценаріїв застосування — завершено всебічну революцію в підходах.

Наразі команда вже створила сузір’я оптичної навігації, що складається з 11 супутників. Технологія також подолала «вузьке місце» мікромініатюризації оптичних сенсорів, здійснивши перехід від діапазону маси в десятки кілограмів до рівня в сотні грамів. Це лише початок.

Ця технологія має широкі перспективи застосування та надасть нові рішення для таких сфер, як економіка низьких висот і дослідження глибокого космосу. Команда планує поєднати розробку з наявною комунікаційною інфраструктурою, створивши мережу підсилення оптичної навігації, щоб вирішити проблему «сліпих зон» навігації для безпілотників і автоматично керованих транспортних засобів у тунелях та в умовах складних дорожніх ситуацій.

«Ми плануємо на близькій до Землі навколоземній орбіті приблизно 816 км розгорнути 37 супутників, щоб забезпечити глобальне покриття для регіону в межах 60 градусів північної та південної широти Землі», — пояснив Сін Фей; це територія, де зосереджено переважну більшість населення та економічної активності світу.

«South China Morning Post» зазначає, що оптична навігація також має очевидні обмеження. Вона потребує прямої видимості, а оптичні сигнали легко зазнають впливу через погоду або перешкоди.

Як повідомляється, Китай уже застосовував технологію оптичної навігації в попередніх місячних дослідницьких проектах. Наприклад, дослідницький апарат «Чанъе-3» 2013 року покладався на камери для розпізнавання характеристик поверхні Місяця, здійснюючи автономну навігацію під час спуску, і зрештою забезпечив точну посадку.

24 червня 2024 року місце запуску оптичних навігаційних супутників Університету Цінхуа / Офіційний сайт Університету Цінхуа

Тим часом Національне управління з аеронавтики і дослідження космічного простору США (NASA) та Європейське космічне агентство також просувають розробку технології оптичної навігації.

У звіті NASA за 2024 рік сказано, що в таких темних і безлюдних умовах, як на поверхні Місяця, дуже легко заблукати. Оскільки майже немає орієнтирів, які можна було б розпізнати неозброєним оком, астронавти й місячні ровери мають покладатися на інші методи для планування маршруту, наприклад, оптичну навігацію. У жовтні минулого року Європейське космічне агентство повідомило про офіційний старт проєкту з технології оптичної навігації.

У той час, коли «South China Morning Post» звертає увагу на технологію оптичного позиціювання Китаю, на Близькому Сході розгортається прихована війна: перешкоди для GPS.

За повідомленням Британської телерадіомовної корпорації (BBC) на початку березня, із початком військового конфлікту між США, Ізраїлем та Іраном електронна боротьба розширюється і на безпілотники, а також на системи автоматичної ідентифікації суден (AIS), суттєво заважаючи навігації суден поблизу. Також повідомляється, що американські війська в цьому регіоні використовують системи постановки перешкод, щоб захистити свої бази, персонал і кораблі від атак безпілотників і керованих боєприпасів.

Ця стаття є ексклюзивною авторською публікацією Observer Network; без дозволу заборонено її перепублікацію.