7月，美国国家研究理事会（NRC）发布《无线电频谱使用需求增长下的主动遥感发展战略》报告^[1]。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，在无线电频谱需求量增加背景下，对主动遥感技术的现状及未来面临的挑战进行了重点分析和讨论，并针对主动遥感的无线电频谱保护和利用提出了发展建议。本文将对该报告要点进行介绍，以期为我国相关工作提供参考。

一、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，监测领域十分广泛，例如：（1）大气科学中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，同时可加深对上层大气圈风暴和全球环流的科学理解；（2）海洋领域的主动遥感可以提供洋流、海浪、风速风向的专业数据，从而补充被动微波、可见、红外观测的结果，普遍应用于全球气候预测、飓风预警、海浪预报及沿岸流监测等；（3）不同搭载形式的雷达，如真实孔径雷达、合成孔径雷达（SAR）、散射仪等可以提供土地利用、冰川变化等大量重要监测数据，对理解全球变化、进行环境管理、天气预报都有至关重要的意义；（4）电离层研究的主动遥感技术对于理解近地空间区域内的基本物理机制，预测太空天气事件非常重要；（5）行星雷达天文学中主动遥感技术的使用对深入了解太阳系，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的运动具有重要作用。

二、主动遥感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对象的物理特征决定，因此，为了更好地反映这些物理特征，频率的选取至关重要。在许多实践中，常常为选择合适的频率范围投入了大量的资金。对于不同对象的测量工作，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，必须确保可以提供满足其发展需求的频谱。但是，目前主动雷达频谱的现状却不容乐观，未来也将面临巨大挑战。

1、主动科学传感器存在一定的局限。在实践中，主动科学传感器的传输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，甚至产生了高额费用。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、部分重要波段受到严重的无线电干扰。通常，普遍使用的频率介于1215-1300 MHz的L波段受到的无线电干扰已经被全球范围内的诸多观测证明，而且这种干扰正随着时间逐渐提高。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）早在1992-2011年期间实施的L波段合成孔径雷达研究时就发现了这种干扰的存在。此外，欧洲空间局（ESA）还报道称C波段受到的无线电干扰也在增强。

3、具有较高价值的C波段科学测量雷达面临着威胁。主要影响因素是商业服务计划在地球勘探卫星频谱中的分配范围正在逐渐扩张，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，宽域波段、RLAN来的自然噪音等均很难甚至不可能被消除。

4、地球勘探卫星主动频谱利用率低。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充分利用。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寸步难行。

5、传感干扰或对雷达天文观测带来重大障碍。随着对近地行星空间高分辨率成像需求的增加，频率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 MH_Z范围内的频率也亟需进行合理分配。

三、对保护和有效利用主动遥感频谱的建议

报告强调，保护和有效利用主动遥感所需频谱是解决在频谱需求量与日俱增的情况下主动遥感持续发展的关键，针对此，该报告提出以下主要建议：

1、提升科学界对主动遥感频谱的利用能力。频谱的高价值并不能确保其可以被科技机构自由获取并充分利用。因此，科技行业必须积极参与频谱的分配及处理过程，确保科学界所需的相关频谱能够得到满足。这也需要保证在监管过程中对主动遥感和其它竞争应用的利益冲突有个良好平衡，并且积极挖掘更多关于主动遥感价值利用的信息。

2、改善政府对主动遥感频谱的管理机制。不同的部门应积极支持主动遥感的发展，并对频谱分配、无线电干扰标准制定等具体实施过程进行有效监督。例如，美国国家航空航天局（NASA）开展的改善影响主动遥感的无线电干扰行动，需要美国国家海洋和大气管理局（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等。

3、扩大电信行业对主动遥感频谱的应用深度。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，从而可减少频谱压力，同时减少主动遥感用户的压力。无线产业应考虑利用微型基站方法，提高发射塔和网络建设能力，扩大毫米波频率在6G和上层通信标准中的应用。

4、增强不同应用中主动遥感频谱的共享。从频谱共享利用的角度，主动遥感机构可以通过整合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，建议开展频率复用技术调查，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。

5、加大科技领域的主动遥感频谱分配范围。适量增加科技领域主动遥感频谱分配的范围将有重要的科学、生产和社会意义。建议美国联邦通信委员会（FCC）和美国国家电信和信息管理局（NTIA）支持能够从海洋科学遥感观测中提取海洋相关的信息的频率波段。对大于25 kHz接近4.438-4.488 MHz波段进行的分配将对岸基高频测流雷达（CODAR）具有重要意义，因此，FFC应恢复CODAR的实验许可过程，为未来工程研究的继续开展和探索科学的进步提供条件。NSF应该重视升级阿雷西博雷达系统的相关频谱的分配，以促进近地小行星的高空间分辨率成像。

 （王立伟 刘文浩）