- 中國開發星基導航系統以應對衛星信號失效的挑戰。
- 星空導航利用恆星作為參考點，減少對外部信號的依賴。
- 該系統能在強輻射干擾下運行，提供精確的導航支持。
- 這項技術不僅限於軍事，還應用於工業燃燒監測等領域。
中國已開發出一種星基導航系統，旨在指導當衞星信號變得不可靠時的超音速飛行器。廣東航天研究院的研究人員在週一完成了該項目，並經過專家評審後報告了結果。該系統針對高速飛行的一個主要弱點進行了設計。當對手幹擾全球定位系統（GPS）或中國的北斗系統時，衞星導航可能會失效。星空導航提供了另一種解決方案，利用恆星作為固定參考點來確定飛行器的位置和方向。這種方法可以在遭遇挑戰的操作中，為超音速武器提供另一層導航支持，同時減少對外部信號的依賴。
星空導航的工程挑戰
星空導航已存在幾個世紀，但超音速飛行帶來了不尋常的工程挑戰。一個以馬赫數 5 以上的速度飛行的飛行器在穿越大氣層時會產生強烈的熱量。這一過程會在飛行器周圍形成一層熱氣體，該層氣體能扭曲進入的星光，導致傳感器無法有效處理。此外，強輻射也會淹沒微弱的星光信號。研究人員通過輻射建模和專用感測硬件來解決這一問題。他們的工作包括涵蓋熱氣輻射和熱幹擾的數據庫。團隊還開發了軟件來模擬高速飛行器周圍的輻射，模擬達到了 0.12 奈米的光譜分辨率。
研究人員報告的模擬誤差在 18.9% 以內。這些模型幫助他們估算大氣效應如何改變恆星的外觀，這些信息被用於設計一種能夠在強輻射干擾下運行的原型星傳感器。
挑戰不僅僅在於檢測恆星。導航系統必須迅速識別模式，以支持以極高速度移動的飛行器。測試顯示，在沒有輻射干擾的情況下，識別率超過 99%。在嚴重的氣動幹擾下，性能有所下降，但系統仍能在 80% 以上的情況下識別星形模式。該傳感器在姿態測量方面也達到 5 角秒以內的準確度。一角秒等於 1/3,600 度。對於以極快速度移動的飛行器來説，這種精確度至關重要，因為微小的導航誤差在飛行過程中可能演變成顯著的位置誤差。
系統的軍事與民用應用
該系統可以與慣性導航系統協同工作，而非取而代之。這種組合能在衞星導航不可用時提供備份支持。
對於美國防務規劃者來説，這一發展反映了圍繞超音速武器的更廣泛導航挑戰。美國系統同樣面臨在 GPS 信號受到攻擊時的運行問題。根據廣東航天研究院的説法，中國的研究不僅限於軍事應用，研究人員已將輻射技術應用於發動機測試和工業燃燒監測。該院表示，這些應用已經產生了近 1,000 萬元人民幣的額外銷售。它還表示，航天研究機構已經將這項技術應用於任務關鍵項目。對於超音速飛行器而言，核心挑戰仍然是如何在環境中導航，該環境能有效隱藏恆星。
中國的原型顯示出工程師正在找到克服這一問題的方法。可靠的星空備份可以使高速飛行器減少對衞星信號的依賴，這一能力在電子戰幹擾傳統導航系統的任務中可能顯得尤為重要。它還為設計者提供了另一種在外部定位信號不可用時維持導航的方式。
星空導航技術的重要性與應用前景
中國的星基導航系統展示了在面對衛星信號失效時的創新解決方案，特別是在超音速武器的應用上。這項技術不僅能增強軍事導航能力，還可以應用於其他領域，如工業測試，顯示出其多樣化的潛力。隨著電子戰的威脅上升，這種可靠的星空導航系統將成為未來導航技術的重要組成部分，為各類高速度飛行器提供支持。