NRC发布主动遥感发展战略报告

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	NRC发布主动遥感发展战略报告
	王立伟,刘文浩
	2015-08-01
所属快报	地球科学快报
出版年	2015
期	15
语种	中文
领域	地球科学
栏目	地学仪器设备与技术
中文关键词	NRC ; 主动遥感
中文摘要	2015年7月，美国国家研究理事会（NRC）发布《无线电频谱使用增长下的主动遥感发展战略》（A Strategy for Active Remote Sensing Amid Increased Demand for Radio Spectrum）报告。该报告分别从原理、应用等方面对主动遥感进行了详细介绍，对无线电频谱需求量增加背景下，主动雷达技术的现状及未来面临的挑战进行了重点分析和讨论，最后从5个方面对主动遥感的无线电频谱保护和利用提出了建议。本文将对该报告进行简单的介绍，以期为我国相关工作提供参考。
情报分析_信息发布时间	2015年7月1日
情报分析_信息来源性质	政府机构
情报分析_信息来源机构	美国国家研究理事会（NRC）
情报分析_机构类别	政府机构
情报分析_信息来源国家	美国
情报分析_信息类别	前沿研究动态
情报分析_研究主题	主动遥感发展战略
情报分析_研究内容	1 主动遥感的应用及意义主动遥感是一种研究、预测地球环境在短期、长期内变化的重要手段。它的监测领域涉及到大气、海洋、土地利用甚至近地空间环境。这些监测对于深入了解气候、环境变化、固体地球运动、空间天气灾害、地下储集体、太空垃圾追踪、小行星威胁等问题都具有非常重要的意义。与此同时，主动遥感还具有重要的社会效益。它将有助于我们创造经济可行的技术文明，提升我们的生活质量。并且，各种类型主动遥感测量对科技和社会还具有以下重要作用：（1）大气圈的主动遥感技术可以避免严重风暴带来的人员伤亡和财产损失，同时也可以提供对于上层大气圈风暴和全球环流的更深入的科学理解。（2）主动微波传感器可以提供海流、海浪、风速风向的专门数据，从而补充了被动微波、可见、红外测量的结果。应用范围包括全球气候预测、暴风、飓风预警、海浪预报、以及沿岸风暴、航线、商业渔业、沿岸流的监测工作。（3）航空等不同形式搭载的雷达，如真实孔径雷达、合成孔径雷达（SAR）、散射仪等，提供了土地利用、冰川监测等的大量重要数据，对我们理解全球变化、进行环境管理、天气预报都有着至关重要的意义。这些数据在大范围的科技、经济和防御建设、城市规划、农业、林业、水资源管理、测绘、海洋冰川绘图、地震、火山研究、次生灾害评估、空间情报等研究中都有非常重要的应用。（4）电离层的主动遥感对于理解近地空间区域内的基本物理机制也非常重要，此外，其还有助于预测太空天气事件，这对电子化依赖度超高的人类社会的帮助显而易见。（5）行星雷达天文学中的主动遥感对我们了解太阳系，制定空间研究计划，尤其是定位、描述对地球有威胁的近地行星有很重要的作用。然而，主动遥感的这些价值很难和商业体系的价值相媲美。例如，气候预报的改进收益很难转化为市场效益，导致私人实体很难主动为预报系统提供充足的投资。同样，类似于作为公益事业一部分的技术开发等形式的基础研究，同样也很难转化为明显的市场效益。 2 主动雷达频谱高效利用的现状及未来挑战主动遥感的使用频率大多由其研究现象的物理特征决定，因此，为了更好地反映这种物理特征，频率的选取至关重要。在许多实践中，为了选择频率范围投入了很大的资金。对于不同类型的测量工作，很难将对应频率迁移到其他频段进行操作。因此，考虑到正在不断发展的主动遥感对于未来社会的保护意义，必须确定满足其测绘需求的频谱。但是，目前主动雷达频谱的现状不容乐观，未来将面临巨大挑战。（1）在实践中，主动科学传感器的传输限制很大程度上阻碍了收集所需科学数据的能力，降低了科学数据量或者产生了高额费用。此外，在某些波段保守的干扰标准增加了科学操作的难度。（2）部分波段射频对环境的干扰变得十分严峻。通常，普遍使用的频率介于1215～1300 MHz的L波段，其射频干扰环境被全球范围内的观测证明：正随着时间逐渐提高。这种趋势被日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）在1992—2011年期间实施的基于的L波段合成孔径雷达成功发现。欧洲航天局（ESA）还报道了C波段的频射干扰增强。（3）已建立的具有较高价值的C波段科学测量雷达面临着短期威胁。其主要影响因素是商业服务计划在地球勘探卫星主动频谱中的分配正在逐渐扩张，例如拟议中的5350～5470 MHz无线本地访问网络（RLAN）服务严重限制了雷达卫星群组（RCM）计划。同时，宽域的波段、RLAN发射器带来的自然噪音等均很难甚至不可能被消除。（4）虽然地球勘探卫星主动频谱拥有很多的波段，但是仅仅有部分波段在使用，甚至这些波段都没有完全被利用。伴随着这种持续频谱压力去满足新的服务使得在这些波段实现新的科学价值变得十分困难。（5）近40年，海洋探测雷达系统已经与全球通信和雷达技术设施建设共存。最近出现了许多C波段和低频信号在通信和导航系统中存在主动传感的传感干扰实例。迄今为止，降低传感器性能或者是丢失数据的影响可以通过传感干扰缓释技术实现全球大部分地区的可控。（6）传感干扰并没有成为雷达天文观测的重大障碍。然而，随着对近地行星空间高分辨率成像需求的增加，波段范围的需求也逐渐凸显，传感干扰在未来可能带来重大问题。为了实现近地行星高分辨率成像，60～120 MHZ的频率范围也需要进行合理分配。 3 对保护和有效利用主动遥感频谱的建议如何保护和有效利用主动遥感所需频谱的是解决在频谱使用量与日俱增的背景下主动遥感持续发展的关键，主要建议为： 3.1 科学界方面频谱的高超价值并不能确保其对所有的科技机构有用。科学价值必须满足频谱的分配以及分配处理过程能够切合科技需求。这需要确保主动遥感能够和监管流程中的利益冲突有个良好的平衡，从而提供更多关于主动遥感价值的信息。因此，科学机构应该主动参加到频谱的管理过程去。 3.2 联邦机构方面美国国家航空航天局（NASA）应该致力于改善影响主动遥感测量的射频干扰环境的特性，这一行动也需要包括美国国家海洋和大气局（NOAA）、美国国家科学基金会（NSF）等机构的共同参与。NASA和NSF应该进行关于空间物理研究的正式调查，以便决定未来频谱需求。NOAA也有必要对2012年世界无线电通信大会（WRC）上关于对地高频雷达的讨论结果进行一次全面评估，以满足美国高频超视距雷达观测系统建设任务。 3.3 电信行业方面短波微型基站通信中毫米波频率的使用将大大增加网络容量，从而可以减少频谱压力，同时也减少主动遥感用户的压力。无线产业应考虑从事微型基站方法，提高塔、网络的建设，扩大毫米波频率在6G和上层通信标准中的应用。 3.4 增加频谱共享机会从频谱利用的角度，主动遥感机构将可以通过整合NOAA和美国联邦航空局（FAA）的L波段、C波段、S波段的雷达产品，使其成为一个在S波段具有多功能的雷达。此外，委员会还建议调查空间频率复用技术，从而减少整个S波段的频谱需求。现有的L波段应该维持地球雷达制图的需求。 3.5 增加主动遥感科技领域的频谱分配美国联邦通信委员会（FCC）和国家电信和信息管理局（NTIA）应该最好支持能够从海洋科学遥感观测的各类信息提取海洋相关的信息的频率波段。沿海海洋动力学应用雷达（CODAR）也将从对波段大于25 kHz接近4.438～4.488 MHz进行的分配中受益。FFC应该恢复沿海海洋动力学实验许可过程，为未来工程研究的继续开展，探索科学的进步提供条件。
原文题名	A Strategy for Active Remote Sensing Amid Increased Demand for Radio Spectrum
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文献类型	快报文章
条目标识符	http://119.78.100.173/C666/handle/2XK7JSWQ/179152
专题	地球科学
推荐引用方式 GB/T 7714	王立伟,刘文浩. NRC发布主动遥感发展战略报告. 2015.

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