摘 要：随着通信技术及大气探测技术的飞速发展，大量卫星通信设备在气象部门的工作中有着大量应用。布建在各县区的地面接收站以及布建在市区布局的中规模地面接收站，使得各级气象台资料获取种类及时效大大提高。由于卫星通信采取的是无线通信，很容易受到各种电磁波的干扰。这时只有对这些常见的干扰因素进行排除，才能保证地面接收站可以正常运行，也可以为各级台站提供必要的探测资料，为精细化天气预报的制作提供实时传递的参考资料，进而为政府提供准确详实的天气预报，在监测自然灾害以及参与国民经济建设过程中有着重要作用。本文主要分析了日本"葵花-8"静止气象卫星接收系统，并在此基础上探讨了气象卫星地面接受系统干扰因素及相应的解决对策。
关键词：气象卫星；地面接收系统；感染因素；对策
中图分类号：P414.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）04-0000-00
在气象卫星运行过程中，很容易受到电磁波的干扰，导致卫星接收的数据不够准确。这时就需要准确分析气象卫星地面接收系统常见的干扰因素，并探讨针对这些干扰因素的解决对策。
1 日本"葵花-8"静止气象卫星接收系统概要分析
“葵花”是日本“气象卫星”的昵称。自1978年开始，日本就开始使用“葵花”进行气象觀测，至今已经持续39年，并成功发射了8颗卫星。日本处于板块交界处，地震频发，且受到台风影响较为严重，利用“葵花”卫星等各类卫星对地震活动及台风动向等状况进行监视，对台风行进路线预测，并监视预测台风、地震都有着重要意义。“葵花”卫星收集到的观测数据除了可以在气象业务中应用意外，还能在气候、水资源、环境保护以及防灾救灾等诸多领域中应用[1]。包括葵花-8在内，日本已经发射了9颗卫星，其中除了第一颗多用途运输卫星是由于火箭问题出现发射失败，而其他卫星都已经发射成功并投入在轨使用。葵花-1～5都属于自旋式稳定的静止卫星系列，利用的是美国的卫星平台。葵花-6～7属于三轴稳定的二代气象卫星，不仅具备一定的气象观测功能，还能提供相应的航空管制服务，因此也被称为多用途运输卫星系列[2]。为了保证向用户连续提供满意的气象服务，日本气象台发射了多用途运输卫星的轨道备份星。葵花-8是一颗全长约8m的卫星，发射质量约为3500kg。葵花-8的研制过程中，重点对下列几个问题进行了解决：完成新型主遥感器等在内的卫星本体研制；开发处理观测数据的专用软件；完善与卫星通信用的地面设施；完善对葵花-8监视及控制的地面设施；完善执行对观测数据的软件处理设施。其中，为了确保卫星得以稳定运行，按照设计要求，保证有效载荷对准对象及对准太阳及高分辨率的可见光红外辐射计。葵花-8的姿态确定选择以星追踪器及惯性基准单元为主体，将星追踪器及惯性基准单元中获取的数据及敏感器、加速度计获得的数据同时发送至地面，经地面处理后确定高精度姿态[3]。同时，卫星本体在对经地面处理后的数据作为姿态控制信息外，还可以开展高精度的姿态控制工作。这样就可以避免像葵花-7这样的以地球敏感器为姿态检测主体开展的卫星可能会出现难以连续开展姿态控制的问题，保证卫星在运行过程中可以对控制精度大幅提高。
2气象卫星地面接收系统常见感染因素
2.1电离层闪烁
当电波穿越至电离层时，由于电离层结构出现不均匀性及随机变化性，导致信号振幅、相位及到达角等出现短周期性变化，导致电离层闪烁。电离层闪烁与地理位置、工作开展频率以及太阳活动都有着一定关系。3GHZ频率以下，电离层闪烁是较为严重的电离层现象。当频率为3GHZ以下时，电离层闪烁是出现的十分严重的电离层现象[4]。一般来说，电离层闪烁最严重情况下是在春分前后出现，其次是在秋分前后。电离层闪烁的持续时间一般为30min-1h，多在日落后及深夜期间发生。
2.2卫星星蚀及日凌现象的影响
星蚀现象指的是卫星每年进入春分和进入秋分的前后23d内，当星下点进入当地时间的午夜前后，这时，地球、太阳及卫星三点处于一条直线，地下将太阳光挡住后，卫星进入至地球的阴影区域，便会导致卫星出现日蚀现象。在星蚀期间，卫星主要依靠的能源就是蓄电池或燃料电池供给[5]。由于卫星自身重量产生的限制性，星载蓄电池仅仅可以对星体正常运转的需要进行维持，很难再对各种转发器提供必要的电能。为了使得在星蚀期间服务区通信业务最低时对卫星星下点，可以对卫星位置进行东移或西移，对星蚀发生的时间进行调整，进而对卫星的正常工作进行保证。但是若出现偏移则会使得接收站接收卫星时的仰角出现一定变化，进而带来十分不利的影响，导致传输损耗大大增加，接收场也急剧减弱，如接收天线拥有的口径较小，天线自身的精准度较差，则会导致卫星信号出现停顿或断续。日凌现象指的是在每年的春分日及秋分日前后，卫星在太阳及地球间，地球站天线在对准卫星时，也对准了太阳，太阳噪声过于强大则会对卫星信号产生影响，使得正常的通信服务很难开展，导致出现通信中断的情况[6]。而月亮也会导致出现同样问题，但相比较而言，月亮光产生的噪声相较于太阳光要弱得多，不会导致卫星信号出现中断。
2.3地面微波干扰的影响
地面产生的微波干扰多在L波段出现，目前在KU波段可以暂不考虑干扰带来的影响。如广电、铁路、油田等都已经设有自身的微波中继线路。每个中继站中间相隔的距离约为40公里。只要该地区的微波中继线采用的频率为4GHZ，就会导致L波段的卫星信号产生不同程度的干扰。若干扰较严重时，会导致接收云图掉线或接收不到。
3解决对策
3.1消除电离层闪烁
在每年的春分或秋分前后，在18点-24点时发现卫星云图出现掉线情况时，不要对天线及接收机盲目调整。由于葵花-8发射功率较低，因此一般受到的影响较小。
3.2消除卫星星蚀及日凌现象影响
为了防止出现星蚀影响，就需要对接收天线口径加大，并对天线精准度进行校准，使得天线接收场强于最强值，这样一来就可以使得带来的不利影响得到有效降低[7]。日凌现象的发生是必然的，而最好的解决办法就是准备好相应的备用接收天线，对其他卫星进行接收。当日凌现象再次出现时，就可以对其他卫星信号进行接收以作为备用。
3.3消除地面微波干扰带来的影响
对地面微波中继线产生的干扰进行减少可以采取的措施有：首先，將接收天线放在地面上，利用周围建筑物遮挡微波干扰。这是一种较为有效的措施，经实践表明，这种利用建筑物遮挡的原则可以对干扰信号适当降低，使其约衰减20dB作用，而这样的衰减程度也就是将干扰降低至最低程度。其次，当天线的放置位置是在楼顶上时，就可利用电梯间或水箱等建筑物的微波干扰进行遮挡干扰。最后，在微波干扰方向处设置一个金属屏蔽网，从而对干扰信号进行相应地屏蔽。
4结语
就目前来看，各级气象台都开始利用气象卫星地面接收站获取相应的气象信息。只有对各类干扰因素进行排除后，才能保证系统得以正常运行，才能为各级气象台站提供实时的探测资料，为精准化的天气预报制作提供实时性的参考资料，进而为各级政府提供准确详实的预报产品，在对自然灾害的准确监测以及促进国民经济发展中都起到重要作用。
参考文献
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[7]木扎帕尔·木合塔尔，玛依努尔.卫星云图接收系统使用中常见问题及处理[J].农业与技术，2014，3407：195.
作者简介：武帅（1977—），男，山西广灵人，硕士研究生，工程师，研究方向：气象卫星资料开发与应用。