Мировая новинка! Китайская команда разработала технологию «оптической навигации», не боясь помех GPS

Задай AI · Как оптическая навигационная технология может преодолеть помехоустойчивые узкие места традиционной навигации?

【Статья/Наблюдатель.сеть Ци Цянь】

На прошлой неделе Университет Цинхуа сообщил, что команда интеллектуальных микросистем и командa «Наньвэйсинь» в течение 20 лет проводила целевые разработки и успешно создала глобальную технологию оптической навигации и систему позиционирования. По сообщению, эта технология реализовала в мире глобальный первый успех, став ключевым дополнением к системе Бэйдоу.

После публикации этой информации внимание обратили на британские/гонконгские англоязычные СМИ South China Morning Post.

«Космические маяки — сеть противопомеховых спутников Китая, заполняющая зоны “слепоты” GPS», 30 марта газета сообщила об этом под таким заголовком: система противостоит помехам, обладает высокой точностью и даже в ситуации, когда сигналы GPS недоступны или подвергаются помехам, может обеспечивать услуги позиционирования для различных задач.

В репортаже также упоминается, что оптическая навигация уже применяется на Ближнем Востоке, помогая беспилотникам продолжать работу в средах, где сигналы GPS подвергаются помехам.

 

 Иллюстрация 

Университет Цинхуа 24 марта обнародовал указанную новость, заявив, что эта технология всесторонне повышает безопасность и надежность нашей национальной навигационной системы, разом решив две отраслевые “узкие места” — «невозможность позиционирования спутниковой радионавигации» и «низкая точность астрономо-оптического позиционирования» — в условиях «спутниковой радионавигационной блокировки» (то есть с помощью технических средств в определенных районах приводится к неработоспособности навигационных систем спутников).

Сообщается, что технология получила высшую награду за инженерные достижения в области научных исследований Министерства образования 2025 года (естественные науки и инженерные технологии), в категории инженерных техдостижений специального класса. Соответствующие продукты уже поставлены примерно в 20 стран, включая США, Великобританию, Францию и т. д.

Как поясняется, традиционная радионавигация легко подвергается помехам, и в сложной электромагнитной обстановке может возникать отказ сигналов. У астрономо-оптической навигации также есть ограничения, такие как слабость источника сигнала и недостаточная точность. Для решения этих проблем команда Цинхуа нашла обходной путь: установила на спутники высокоинтенсивные оптические маячные маяки (световые маяки).

Руководитель команды, профессор факультета прецизионных приборов Университета Цинхуа Син Фэй заявил: «Древние моряки полагались на навигацию по маякам, а мы делаем так, чтобы “маяк” оказался в космосе: светящийся спутник заменит “маяк”, став надежным оптическим сигналом, чтобы ориентировать все живое и неживое».

Син Фэй сказал, что эта глобальная навигационная система, где оптический сигнал выступает носителем, а определение углов наведения (измерение углов) — ядром, состоит из установленных на спутники источников оптических маяков большой мощности с широким покрытием; она излучает в космос оптические сигналы, несущие навигационные кодирующие данные. После того как наземные приемники захватывают сигналы, в сочетании с точными орбитальными параметрами спутников, используя принцип полярных координат, можно определить собственное местоположение. На этой основе команда построила новую навигационную архитектуру в оптическом формате «опорный источник — передающая линия — измерительный прибор».

Он отметил, что длина волны света крайне мала, поэтому свет распространяется только по прямой; оптические помеховые сигналы не могут “обойти” приемник путем дифракции и войти в поле зрения приемника. Поэтому оптическая навигация не только обладает естественными преимуществами против помех, но и за счет управляемых космических оптических маяков восполняет недостатки источника у астрономо-оптической навигации: от принципа и метода до сценариев применения реализовано всестороннее обновление.

На данный момент команда уже создала оптическую навигационную группировку, состоящую из 11 спутников. Эта технология также преодолела “узкое место” микроминиатюризации оптических сенсоров, осуществив скачок от десятков килограммов до уровня в сотни граммов. Это только начало.

У этой технологии широкие перспективы применения: она предоставит новые решения для таких областей, как экономика низких высот и исследование дальнего космоса. Команда планирует объединить технологию с существующей инфраструктурой связи и построить сеть оптической навигационной поддержки, чтобы решить проблемы навигационных «слепых зон» для беспилотников и автомобилей с автопилотом в туннелях и на сложных дорожных условиях.

«Мы планируем разместить 37 спутников на близкоземной орбите примерно в 816 километрах, чтобы обеспечить глобальное покрытие территории в пределах 60 градусов северной и южной широты относительно экватора», — объяснил Син Фэй, — это зона, в которой находится подавляющая часть населения и экономической активности в мире.

South China Morning Post отмечает, что оптическая навигация также имеет очевидные ограничения. Ей требуется прямая видимость, а оптические сигналы легко зависят от погоды или препятствий.

Как сообщается, ранее Китай уже использовал технологию оптической навигации в проектах по исследованию Луны. Например, лунный зонд «Чанъэ-3» в 2013 году опирался на камеры для распознавания особенностей лунной поверхности, выполняя автономную навигацию в ходе спуска, и в итоге добился точной посадки.

 

 2024 год, место запуска спутника оптической навигации Университета Цинхуа Официальный сайт Университета Цинхуа 

Тем временем НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США) и Европейское космическое агентство также продвигают разработку технологий оптической навигации.

В отчете НАСА за 2024 год говорится, что в такой тусклой и безлюдной среде, как поверхность Луны, легко заблудиться. Поскольку почти нет ориентиров, различимых невооруженным глазом, астронавтам и посадочным аппаратам-проходчикам (роверам) приходится полагаться на другие методы для планирования маршрута, например, на оптическую навигацию. В прошлом октябре ЕКА сообщило о том, что официально запущен проект по технологии оптической навигации.

И как раз в то время, когда South China Morning Post обращал внимание на китайскую технологию точного позиционирования с помощью оптической навигации, на Ближнем Востоке разгорается скрытая война: помехи GPS.

Как сообщила 3 марта в новостях Би-би-си (BBC), с начала американо-израильского военного конфликта электронная война расширяется и охватывает беспилотники, а также системы автоматической идентификации судов (AIS), что серьезно нарушает навигацию судов поблизости. Также появились сообщения о том, что вооруженные силы США в этом регионе используют системы постановки помех, чтобы защищать свои базы, персонал и корабли от атак беспилотников и управляемого оружия.

**Эта статья является эксклюзивным материалом “Наблюдатель.сеть”; без разрешения запрещено перепечатывать.**