德国研究人员正在开发一种导航系统，可帮助自主机器人集群在火星上探索，而不依赖卫星定位。该技术将把恒星传感器和太阳传感器与无线电信标网络相结合，使机器人能够在火星复杂地形中确定自身位置和方向。
这项工作属于 VaMEx-ARES 项目，这是一个为期三年的新研究项目，维尔茨堡大学参与其中。德国航空航天中心（DLR）的德国航天局已向该大学两个研究团队拨款约 154 万美元，用于该项目，项目于 2026 年 10 月开始。
该项目属于更广泛的 VaMEx 计划的一部分，该计划旨在探索水手号峡谷（Valles Marineris），这是一个横跨火星约 1864 英里的巨大峡谷系统。其提出的机器人集群将包括飞行、步行和轮式机器，协同调查该区域，包括地表下可能存在的洞穴。
机器人无 GPS 导航
与地球不同，火星没有可供机器人用来确定位置的导航卫星网络。这使得自主探索尤为困难，尤其是当机器需要在崎岖地形上运行并相互协调时。
维尔茨堡大学卫星通信与雷达系统教授 Guido Dietl 正在领导一个导航系统的工作，以解决这个问题。
他的团队计划将恒星传感器和太阳传感器的测量数据与通过无线电信标网络收集的定位数据相结合。该系统将使用超宽带（UWB）技术测量到信标的距离和角度。
通过综合这些测量数据，机器人应能独立计算自身位置和行进方向。研究人员打算将导航硬件和软件逐步集成到集群中，并通过未来在类似火星条件下的现场测试验证系统。
相机帮助机器人协调
研究的第二个重点是开发 SkyCAM，这是由该大学空间技术教授 Hakan Kayal 团队创建的相机系统。
该系统设计用于自动检测天空中的短寿命现象，包括闪电、云层和流星。研究人员目前正在将其适配到 Janus 火星车上。
团队还计划在奥地利空间论坛的 AMADEE-27 模拟任务期间测试 SkyCAM，该任务计划于 2027 年 4 月 5 日至 18 日在葡萄牙进行。该活动将模拟火星条件，帮助研究人员在潜在太空探索使用之前评估设备。
研究人员希望在测试期间部署两到三个 SkyCAM 站点。通过从不同位置记录同一移动物体并同步数据，相机可以帮助估计物体的距离、速度和飞行路径。
这些信息还可以支持机器人集群的导航，使不同机器能够共享观测结果并协调运动。
为火星探索做准备
VaMEx 自 2012 年以来一直在运行，现已进入第四开发阶段。最新工作建立在先前研究的基础上，团队目前正在开发协调不同类型机器人所需的硬件、软件和系统架构。
更广泛的 VaMEx-ARES 联盟包括来自不来梅大学、德国人工智能研究中心、布伦瑞克工业大学、埃尔朗根-纽伦堡大学和亚琛工业大学的研究人员。
这些技术尚未准备好用于火星部署。研究人员将首先把导航和传感器系统集成到机器人集群中，并通过模拟任务和现场试验进行测试。
如果成功，这项工作可以帮助未来任务探索传统火星车难以到达的区域，包括深谷和地下环境。
