依赖卫星信号的现代导航系统极易受到干扰和遮挡，这促使研究人员探索其他定位方法。来自北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）的Thinh Le、Shiqian Guo和Jianqing Liu研究了利用地球磁场进行精确地理定位的潜力。该研究表明，利用氮空位中心的特性，超灵敏磁力计可以克服传统方法的局限性，并显著提高定位精度。

据外媒报道，通过开发分布式传感协议和一种新型地图匹配算法，该团队证明了无需基础设施即可进行地理定位的可行性，在具有挑战性的高梯度磁场环境中实现了亚公里级的定位精度，并且与现有技术相比，处理时间大幅缩短。

图片来源：https://arxiv.org/abs/2512.11300

地球磁场引导量子导航

不仅如此，科学家们还在开发一种突破性的导航系统，该系统利用地球磁场，为易受干扰的卫星导航技术提供了一种可靠的替代方案。这项研究探索了如何利用金刚石中的氮空位（NV）中心的高灵敏度磁力计，在不依赖外部信号的情况下实现精确定位。研究人员确定了使用NV中心进行磁场估计精度的基本极限，证明了其优于传统磁力计技术，并采用了一种旨在接近该理论极限的实用分布式协议。该系统的核心是将地理定位问题建模为地图匹配问题，并引入了一种以两种不同方式运行的复杂搜索策略。

该策略分析磁场的局部变化，并将原始磁场样本与预先存在的磁场图进行直接比较。在此基础上，研究人员开发了一种全局路径规划器，该规划器能够生成基于现有磁异常图的信息增益统计图。该统计图引导车辆驶向磁异常特征最丰富的区域，同时导航至目标目的地。

利用配备高灵敏度磁力计的移动机器人进行的硬件实验表明，与传统方法相比，定位稳定性显著提高，估计不确定性显著降低。为了进一步提高信号保真度，科学家们着手解决如何将地球微弱的磁信号与车辆自身产生的干扰区分开来这一难题。

研究人员开发出一种基于物理原理的机器学习模型，该模型将成熟的车辆感应磁场模型与复杂的神经网络相结合，从而大幅降低了补偿误差，并优于其他基准算法。最近的进展包括一个完全集成的系统，该系统结合了量子磁力计、经典磁力计以及用于磁场去噪和地图匹配的复杂软件栈。

飞行试验表明，这种量子安全系统始终优于惯性导航系统，定位精度更高，最佳结果可达22米。为了克服依赖预先测绘地图的局限性，科学家们引入了一种无需先验数据即可利用地球磁异常场进行同步定位与测绘的框架。在配备高灵敏度磁力计、气压计和惯性导航系统的载人飞机上进行的飞行试验表明，在长时间飞行中，该系统的定位精度约为17米。