5G发展大潮下的气象卫星该如何应对信号干扰 | 专家观点

近日，特朗普与美国联邦通信委员会的会晤洽谈视频被曝光，在该段视频中，他不仅接连宣布了包括2750亿元的5G投资计划，还高喊：“5G竞赛已经开始，这一仗美国必须赢。”

然而，即将到来的5G通信技术浪潮将要使用的频段，也是重要的卫星气象微波遥感的频段之一。所以美国宇航局对此深感担忧。

为何大家都要“抢”这一频段呢？让我们先来科普一下微波。

微波

微波一般被认为是波长在1毫米~30厘米范围内的电磁波， 而气象微波遥感就是利用地球反射或辐射的微波信号及大气的相互作用来遥感探测气象要素。

目前，应用较多的被动式微波辐射计能够敏锐地采集到地球本身发射出的比较微弱的微波辐射信号，从而给地球做“体检”，辨识出环境变化和灾害天气的演化过程。

微波相较于可见光和红外遥感，不易受大气影响，具备对云、雨、大气较强的穿透能力，可以对地面降水、云水路径、大气中水汽总量、土壤湿度、植被含水量、地表温度、海冰、雪盖等重要的气象参数进行全天时、全天候的监测，已被广泛应用于资源环境和灾害性天气的监测与预报中。

但随着手机、广播、导航等无线电业务的突飞猛进，越来越多的低频无线电频段被占用，而这些又与卫星气象微波遥感所使用的低频频段部分所重合。

究其原因，是由于这些人类活动所形成的低频无线电信号会被相近频率的星载微波辐射计接收，对其观测数据造成干扰，科学家称之为无线电射频干扰。

由于强的无线电射频干扰信号很容易淹没相对较弱的地球自身的微波辐射信号，导致卫星微波遥感获取的局地观测数据失真，进而产生较大的反演误差，影响科学家对气象及其发展趋势的判断与预测。

无线电射频干扰的信号来源包括军用或民用雷达、移动通信设备、通信卫星、空中交通管制、全球导航定位系统、各种遥控系统等。

研究表明，在低频频段的卫星微波观测数据中，无线电射频干扰信号在陆地和海洋上均有存在。

由于海洋自身的微波辐射量远低于陆地，真实环境信号与干扰信号的信干比更低，从中识别干扰信号、辨识真实气象信息的难度更大。

根据现有的研究显示，海洋上的无线电射频干扰信号通常存在于岛屿、近岸地区以及航空、航运的航线上，大洋内部有时也会有。而海洋往往是许多天气或气候现象的策源地，所以对其进行精准监测显得尤为重要。

微波辐射计

微波辐射计是一种测量较宽频段内相对微弱的自然微波辐射的高灵敏度接收机。

目前，美国EOS/Aqua卫星、Coriolis卫星，中国第二代近极地太阳同步轨道气象卫星风云三号A/B/C星，日本水循环全球变化观测卫星等气象卫星上都装有先进的多频段星载微波辐射计。据报道，它们低频通道的观测数据均不同程度地受到了无线电射频信号的干扰，降低了信号质量。

近年来，人类的移动通信技术得到了日新月异的蓬勃发展，我们经历了2G、3G、4G时代，目前世界主要大国或地区都在向5G时代迈进，相关设备和产业呼之欲出。在今年的两会上，人大代表、中国联通研究院院长张云勇表示，我国的5G通信设备将于今年下半年面市，明年有望得以更大规模应用。

移动通信技术代际升级的实质，主要就是空域资源与高频段资源的结合。 目前，空域资源是主要手段，如何进一步挖潜已成为业界难题，所以对更高频率的频段资源进行开发利用，成为5G技术发展的迫切需求。

正如一枚硬币总有正反面，与此相对应的是气象微波遥感中的高频频段将会受到人为无线电射频信号的干扰，很可能影响到对气象环境的监测与预报。可以说，在5G发展的大潮下，气象微波遥感技术急需提升能力，需要进一步丰富技术手段，提升技术水平。

目前，世界各国研究人员对星载微波辐射计的无线电射频干扰辨识做了大量的研究，发现 无线电射频干扰的信号通常具有定向 、 窄频 、 空间孤立分布 、 时间持续存在等特性 ，并提出了多种干扰信号辨识方法，从而提高辨识的准确性。为了进一步抑制无线电射频干扰，科学家还需要做很多信息处理技术方面的研究。

另外， 星载降水测量雷达 作为一种新型的主动式微波气象遥感仪器，具有其他被动气象遥感设备所不具备的独优特点。

▪ 它具有对气象要素进行三维精细结构测量的能力 ， 能够有效提高天气预报的精度和台风路径预报的准确性 ；

▪ 它也可与微波辐射计等其他被动气象遥感仪器联合使用 ， 提高被动气象遥感载荷的效能 。

未来，主被动结合、算法先进的气象微波遥感必将实现高频次、高时效、大范围的气象观测，为全球气象灾害的监测和预报提供有力支撑。

文/许元男

编辑/张晓帆 曹郁展（实习生）

监制/许斌

王靖曾扬言在6年内发射32颗卫星，他的这个宣传吸引了很多人来围观，也骗来了不少企业家为他的项目投资。他也曾计划投资3300亿挖运河，但是最终也沦为了空谈。其实王靖的这些宣传只是他骗人的话术，他依靠鼓吹的项目骗走了国家280亿，但是他的骗局终究会被人们发现，现在已经找不到他的踪影了。 这到底是怎么一回事呢？

王靖大学毕业后就开始做生意，他很有做生意的头脑，并且擅长炒作项目，凭借他的三寸不烂之舌，吸引到很多投资者为他的公司投资。 他在公众面前宣扬一种宏伟的人生观，企图开发可以改变世界的大项目，但他鼓吹的话语真的吸引到了许多人前来围观。

他创业投资的第一个项目是有关 养生 的，他将项目包装得很好，以 养生 大师的形象出现在公众面前。很多人相信了他的专业实力，因此购买了他公司的产品。 随后他加入了信威集团，采取了正确的经营策略，让信威集团起死回生。他联系到了清华大学的教授，试图一起合作制造卫星。

当时的民营企业还没有可以制造和发射卫星的公司，所以王靖的这个大胆的设想吸引了很多企业家，都想加入到这个项目中。因为这个项目有专业的专家参与，也增加了项目实施的可行性，成功地发射了一颗卫星。 很多人开始认可王靖的实力，将他称作爱国商人。 因为此事，王靖在业界一战成名，很多人都开始投资王靖开发的项目。

王靖开始计划在六年内发射32颗卫星，他将规划描绘地绘声绘色，很多人都相信这个项目一定会成功。 为此，王靖拉来了巨额的投资。伴随着强烈的 社会 效应，公司的股价也开始上涨。王靖又开始鼓吹挖运河的项目，他说公司计划投资3000亿开发运河，他说公司开发这个项目不为别的，是想为中国开发新的运输渠道。

王靖骗人的丑闻被曝光出来，他利用各种虚假的投资项目骗走了国家280亿的财产。信威集团的股票也因此大幅度下跌，许多购买信威集团股票的股民们亏得血本无归。 王靖也成为了人人喊打的过街老鼠，这个时候人们才反应过来，王靖之前宣传的项目都只是空话而已，均没有付诸实践，他只是利用虚假的项目来骗取投资。

但是这个事件曝光之后，王靖却不见了踪影，王靖早就为自己的骗局被发现的那一天做好了准备，他将自己的财产大量的转移，并且将信威集团的钱转走。 现在信威集团的声誉因为他受到了影响，面临着巨额的债务危机，但是他却可以在世界的某个角落逍遥快活。

王靖认为自己的骗局是无懈可击的，但是还是有被发现的那一天。他拿着骗来的钱逍遥快活，夜深人静的时候，是否会觉得心安，这些都是人民的血汗钱。王靖靠虚假的项目让公司在业界站稳了脚跟，但是骗局被揭穿的时候，公司也彻底丧失了市场的信任。 所以，一个企业，一个公司要想发展得长久，还是要打造高品质，高信誉。

只有这样，才能在市场的浪潮中屹立不倒，赢得消费者的信任。 诚然，我们不得不承认，王靖是聪明的，他懂得利用人们的心理鼓吹一个商业帝国，勾画出一个宏伟的蓝图，但是他的智慧并没有用在有用的地方，他失去了民众对他的信任，他也终将背负着骂名。如果你是投资者，是否会掉入到王靖的骗局中呢？

王靖设计了一个精美的骗局，企图打造一个宏伟的企业发展计划，真的有人掉入了他精心设计的陷阱之中，夸赞他是一个成功的企业家。但事实上，他骗走了许多人的钱。曾经的他扬言6年发射32颗卫星，投资3300亿开发运河，他真的做到了吗？他不仅没有，还利用虚假项目骗走国家280亿的财产。 对于王靖的种种行为，你有什么看法？

卫星导航导航系统，指的是一种使用卫星提供自主地理空间定位的系统。 它允许小型电子接收器通过卫星无线电沿视线传输时间信号，以高精度(几厘米到几米)确定它们的位置(经度、纬度和高度/海拔)。系统可以用于提供位置、导航或跟踪装有接收器的物体的位置(卫星跟踪)。信号还能接收机计算当前的当地时间到高精度，并且允许时间同步。

目前，全球最主要的卫星导航系统包括： 美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS)、中国的北斗卫星导航系统(BDS)[和欧盟的伽利略。日本的准天顶卫星系统(QZSS)，以及计划于2023年启动印度区域导航卫星系统(IRNSS)。

GPS是美国第二代卫星导航系统。 它是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元。终于在1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

经过近20年实践，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得了广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科中，从而给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。

俄罗斯全球导航卫星系统简称GLONASS，是俄罗斯空间局管理的卫星定位系统。 起初，前苏联要用20年时间发射76颗GLONASS卫星。但采用与美国的GPS系统不同，可根据载波频率来区分不同卫星（GPS是码分多址（CDMA），根据调制码来区分卫星）。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1,602+05625k(MHz)和L2=1,246+04375k(MHz)。

到1995年，俄罗斯只完成24颗中高度圆轨道卫星加1颗备用卫星组网，耗资30多亿美元，卫星网由俄罗斯国防部控制。 GLONASS空间部分也由24颗卫星组成。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m。其应用普及情况远不及GPS。前一时期由于经济困难无力补网，原来在轨卫星陆续退役，现在轨道上只有6颗星可用，不能独立组网，只能与GPS联合使用。

伽利略卫星导航系统，是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统。于1999年2月由欧洲委员会公布，欧洲委员会和欧空局共同负责。 1999年首次公布计划，目的是摆脱欧洲对美国全球定位系统的依赖，打破其垄断。该项目总共将发射32颗卫星，总投入达34亿欧元。因各成员国存在分歧，计划已几经推迟。整个系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星轨道高度约24万公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内。

与美国的GPS系统相比，伽利略系统更先进、也更可靠。 美国GPS向别国提供的卫星信号，只能发现地面大约10米长的物体，而伽利略的卫星则能发现1米长的目标。它不仅能使人们的生活更加方便，还将为欧盟的工业和商业带来可观的经济效益。更重要的是，欧盟将从此拥有自己的全球卫星导航系统，有助于打破美国GPS导航系统的垄断地位，从而在全球高 科技 竞争浪潮中获取有利位置，并为将来建设欧洲独立防务创造条件。

北斗卫星导航系统（英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。 该系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成， 可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务。并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度02米/秒，授时精度10纳秒。

准天顶卫星系统(QZSS)，也被称为Michibiki()，是一个由4颗卫星的区域时间传输系统，也是日本政府开发的一个基于卫星的增强系统。 主要加于强美国运营的全球定位系统(GPS)在亚洲-大洋洲地区的功能，重点是日本QZSS的目标是在亚洲-大洋洲地区提供高精度、稳定的定位服务，兼容GPS系统。

2018年1月12日在开始试行，并于11月1日正式启动。目前还计划在2023年建立一个独立于GPS的卫星导航系统， 拥有7颗卫星。

印度区域导航卫星系统（英语：Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS)、NAVIC）是一个由印度空间研究组织（ISRO）发展的自由区域型卫星导航系统。 根据设计方案，在用7颗导航卫星完成组网后，可以为印度及其边境周边1500公里范围内的用户提供精确定位、导航及授时服务。

同美国的GPS系统一样，将来IRNSS也将会提供两种类型的服务，即标准服务和限制服务。前者将公开提供给所有用户，而后者则是针对授权用户的加密服务。 或许在未来的某一天，我们对卫星导航系统的服务选择，就像现在安装家庭宽带那么简便

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