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MIT太空級GPS 台衛星自製率破7成

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【大紀元2014年02月28日訊】(大紀元記者徐翠玲台灣台北報導)繼衛星電腦後,台灣國家實驗研究院太空中心費時3年研發出世界上開機最快的太空級GPS接收機,不只讓台灣衛星元件自製率突破7成(72%),同時每部造價只要新台幣600萬元,比國外1,500~2,000萬元便宜很多。國研院院長羅清祥指出,GPS是控制衛星的關鍵,包括校準衛星、太陽能板調校等,各方面都要透過GPS接收機,以衛星元件製造自主性而言,自製GPS是很大的成就。

國研院太空中心副主任余憲政指出,高精度GPS接收機取得並不容易,目前世界上開放的是中低解析度GPS接收機。高精度、太空級GPS接收機全世界都列為出口管制項目,即使有錢向國外申請購買,買到的GPS功能不客製化、整體是黑箱系統設計,甚至某些功能被鎖死、花大錢買到GPS只提供中低解析度衛星資料、導航精度。

相較於國外以硬體為主、軟體為輔的製作方式,國研院太空中心太空級GPS架構以軟體為主、硬體為輔。選用太空級通用型IC取代特殊IC,確保這些零件不受出口管制限制,IC也由6顆減為2顆,大大減低系統重量及消耗功率(更省電)。在衛星中,降低衛星系統重量1公斤等於減低成本1公斤金價(約130萬元)。

余憲政說,GPS以軟體為主、硬體為輔,不須要更改硬體,改版或擴充40天就可完成,比傳統GPS改版220天快很多;也替GPS加了很多擴充功能,如容錯能力、可適用到其他用途之高動態設計;並且能夠做到快速開機,開機時間1.5分鐘創最快紀錄(法、德製GPS開機時間各為40及8分鐘)。GPS已經通過太空標準環境測試。

國研院太空中心組長林辰宗表示,衛星製程不過4、5年,GPS從正式核發許可到輸出須3~6個月,對衛星製造影響很大。除了美國及大陸(資料保密無法取得)之外,台灣自製GPS比英、法、德都優秀。福衛七號第一組2016(105)年發射6枚衛星,第二組預計於2018年、2019年發射7顆衛星,其中一顆自製衛星將裝載自製GPS(2部)。目前福衛二號及五號使用的GPS都是從法、德兩國進口。

台灣自製衛星元件包括衛星電腦、電力控制單元、GPS接收機、陀螺儀、推進系統、噴射推進系統、衛星結構體、衛星飛行軟體等。余憲政表示,未來希望能發展X頻天線發射機(transmitter),裝載在衛星天線上對地面發射訊號,這也是很關鍵的衛星元件。

衛星救命1.5分鐘

GPS開機時間1.5分鐘是黃金1.5分鐘,也是衛星救命1.5分鐘。余憲政指出,以遙測衛星為例,衛星遶地球一圈約100分鐘,其中12分鐘與地面保持通聯,如果衛星出現當機,即進入危險狀況,當機約每3、4個月發生一次。衛星與地面進行通聯時,地面對衛星下達一連串指令,包括從預作A場域切換到備分B場域、GPS開機、衛星姿態計算與判定以及衛星恢復正常等。GPS開機1.5分鐘可確保整個過程在10.5分鐘內回復正常,也讓衛星在第一次通聯時間內恢復正常。如果衛星開機時間太長,可能要等到第二次通聯才能運作,其中有90分鐘是處於失聯狀態,沒辦法掌握衛星的「健康狀態」。

GPS位置精度1米

台灣自製GPS位置精度是8公尺,對遙測衛星而言已夠用,但若能把精度縮減到1公尺,就可以做更多用途,如科學研究(預測天氣、海嘯預警)、民生應用。1米精度指解析度是1米,因為要加裝價值百萬元(或更貴)的原子鐘,導致GPS造價昂貴,目前只有美國JPL做到,歐洲還在研發中。

(責任編輯:昱作)

台灣製造太空級GPS輕巧、開機速度快、省電、省成本。(國研院太空中心)

世界知名太空級GPS接收機比較

國研院 法國 德國
位置精度(公尺) 8 10 10
速度精度(公尺/秒) 0.01 0.01 0.01
時間精度(微秒) 0.2 1.0 0.2
冷開機時間(分鐘) 1.5 40 8
暖開機時間(分鐘) 0.8 3 3
重量(公斤) 0.8 3 2
功耗(瓦) 4 16 10
改版快速

記者徐翠玲/製表 資料來源:國研院太空中心

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