航天企业·天津·天津云遥宇航科技有限公司 GNSS气象探测系统随长征八号顺利升空

2020年12月22日，我国新一代运载火箭长征八号在文昌航天发射场成功点火起飞，顺利将五颗卫星送入预定轨道。作为我国首款国家立项的商业运载火箭，长征八号“一箭五星”首飞取得圆满成功。天津云遥宇航科技有限公司研制的GNSS气象探测系统“GNSS掩星气象探测载荷”搭载长沙天仪空间科技研究院“元光号”卫星也随之顺利升空。此次气象探测载荷发射，为云遥宇航2020年的第三次发射，是云遥宇航“云遥星座计划”从2020年向2021年迈进的最后一次重要发射。

第三颗GNSS 掩星气象探测载荷随长征八号升空

天津云遥宇航科技有限公司成立于2019年3月，坐落于天津港保税区空港经济区内，为保税区重点扶持企业，是一家专业从事集空天气象探测载荷研发、数据反演和应用于一体，专注军民融合领域的高新技术企业。目前，云遥宇航拥有员工22 人，其中博士7人，硕士12 人，其团队核心成员均有就职于中国空间技术研究院的工作经历，专业领域涉及天线设计、信号处理、射频前端设计、GNSS 定位以及软硬件设计等。云遥宇航团队成员有着丰富的国家重点航天卫星项目研制经验，参与过载人交会对接、探月工程、货运飞船、海洋卫星等国内几十个重点设备的研发。

自云遥宇航成立以来，已经研发出多个拥有自主知识产权的卫星导航终端设备，掌握了卫星导航应用领域的多项先进技术。拥有自主知识产权的GNSS 探测载荷研发工作，已完成40 多项专利申报，已形成 “载荷设备研制—卫星搭载—数据反演处理—数据销售”的完整产业体系。

掩星探测载荷升空让气象数据更加精准

如果说，探空气球是“万米高空的听诊器”，那么，GNSS 掩星探测载荷就是气象数据的“PET-CT”。云遥宇航目前启动的“云遥星座计划”，正是在打造一台用于收集全球大气信息的“PET-CT”。

GNSS 掩星探测载荷，是利用地球轨道上“GNSS 导航星座—地球—LEO卫星星座”之间的掩星现象，进行地球大气测量的一种气象遥感技术，可以完成全球的电离层探测及全球大气层探测。GNSS 掩星探测载荷具有高时空分辨率，可以同时完成地球多个区域的探测。

2020年1月，云遥宇航设计研制的国内首个商业GNSS 掩星探测载荷“云遥掩星”，在太原卫星发射中心搭乘长征二号丁运载火箭发射的卫星顺利升空并成功入轨。“云遥掩星”的成功升空，标志着“云遥星座计划”的正式启动。此后，云遥宇航在2020年11月发射了第二颗GNSS 掩星探测载荷，此次发射让云瑶宇航初步建立了掩星数据采集系统，为完成全球气象卫星组网奠定了基础。紧随其后发射的第三颗GNSS 掩星探测载荷，更是让“云遥星座计划”向前迈进了一大步。

2020年9月，云遥宇航在河北省雾灵山进行山基试验

2020年，云遥宇航技术团队历经10 个月，从地基、山基和卫星模拟等不同维度及场景，对此次气象探测载荷的核心算法进行优化，提升了掩星多频点捕获跟踪性能和反演成功率。不久前跟随长征八号运载火箭升空的这颗GNSS 掩星气象探测载荷，是一种新型星载遥感综合探测设备，它具有高时空分辨率，可以同时完成地球多个区域的探测，通过相控阵天线接收GNSS 掩星信号，经过综合处理反演得到大气温湿压、电离层电子密度等参数，满足实时快速获取高时空分辨率的大气环境要求。

在未来3年中，云遥宇航将GNSS 掩星探测载荷分别放置在80 颗人造地球卫星上，随着大大小小的卫星进入太空，组成一个人类自己创造出的星座——云遥星座，这就是“云遥星座计划”。届时，云遥星座将形成一个覆盖全球各个角落的气象探测网，这意味着，人们将比现在更加清楚地了解地球每时每刻的“身体状况”以及“心情变化”，比如，天气预报将因此精确到20 分钟级，地震预警可提前至小时级。

“云遥星座计划”填补大气探测的空白

近年来，随着我国综合实力的快速提升，以及卫星导航定位系统、气象海洋监测服务系统、林业渔业生产制造系统和武器装备运用保障系统的使用及效能发挥，更加离不开对地球大气、电离层与海洋环境信息的有效了解和利用。更好地摸清每个人赖以生存的地球的脾气秉性，有着极其重要的现实意义。“我们希望通过全球组网，填补我国大气探测的空白。”云遥宇航首席技术官李兴国说。

我国幅员辽阔，也是世界上自然灾害最为严重的国家之一，干旱、洪涝、台风、高温、冷冻、地震等多种自然灾害频繁发生，常常给经济社会带来严重损失。一直以来，对大气和海洋的综合快速探测，都是我国防灾减灾工作极为关注的方向。李兴国说，他们希望能采用小投入、大效益的方式，建立一个集全球空间气象数据生产及空间气象数据应用推广于一体的综合服务平台，在这个被国外技术垄断领域撕开一条口子。

由云遥宇航研发GNSS 掩星气象探测载荷，可以通过多波束相控阵天线接收GNSS 临边信号和多GNSS 信号同时照射目标形成的前向散射回波信号，经过综合处理反演得到大气温湿压、电离层电子密度、海面高度、海面风场以及有效波高等参数，满足实时快速获取高时空分辨率的大气和海洋环境参数。完成海洋信息获取、热带气旋及台风预报、全球临近空间数值天气预报、全球区域电离层探测，对全球气象预报、战场环境预报具有重要价值和意义，为民防工程、科研机构、战时环境感知提供数据支撑，并带动下游产业发展。

近年来，随着小卫星技术的快速发展和应用，为气象业务的空基观测拓展了新的领域。国内以长光卫星、欧比特、九天卫星、天仪研究院等为主的商业卫星公司也逐渐增多，国内卫星发射总数每年预期为200 颗左右。通过在卫星上加装GNSS 掩星气象探测载荷，可以完成全球电离层、大气层的综合探测。云遥宇航通过完成气象小卫星组网工作，填补了我国大气探测的空白。

大气全球组网星座“三步走”让气象服务行业国产化

云遥宇航从成立之初，就把目标瞄准建成在轨运行的大气全球组网星座，打破国外技术垄断，助力上下游产业的发展，形成实时全球电离层大气层探测系统，服务于全球的陆海空大气信息预报，提供强实时性的陆海空大气预报信息，为气象服务行业的国产化作出贡献。

2021年伊始，云遥宇航开始积极推进全年的发射目标——上半年计划发射10 颗左右的GNSS 掩星气象探测载荷，全年预计发射20 颗左右。云遥宇航为未来的发展制定了“三步走”战略。通过与航天科工集团八院、中科院软件所、湖南天仪研究院等公司的合作，尽快完成技术验证、数据验证工作。从今年开始至2022年，云遥宇航计划完成前30 颗卫星组网工作，让GNSS掩星气象探测载荷顺利升空。从2023年开始，云遥星座剩余的50 颗新型探测载荷也会陆续升空。届时，云遥宇航可完成陆地、海洋和临近空间的综合性探测，服务对象也将由气象延伸至遥感、海洋、地震等多种行业领域，增加销售数据的种类以及规模。

“我们希望通过精准化气象服务助力行业发展，打破国外对这一领域的垄断，解决国家气象部门全球化数据时空分辨率低、商业气象公司数据量不足等问题，生产中国人自己的气象数据。”李兴国说。