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MIT太空级GPS 台卫星自制率破7成

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【大纪元2014年02月28日讯】(大纪元记者徐翠玲台湾台北报导)继卫星电脑后,台湾国家实验研究院太空中心费时3年研发出世界上开机最快的太空级GPS接收机,不只让台湾卫星元件自制率突破7成(72%),同时每部造价只要新台币600万元,比国外1,500~2,000万元便宜很多。国研院院长罗清祥指出,GPS是控制卫星的关键,包括校准卫星、太阳能板调校等,各方面都要透过GPS接收机,以卫星元件制造自主性而言,自制GPS是很大的成就。

国研院太空中心副主任余宪政指出,高精度GPS接收机取得并不容易,目前世界上开放的是中低解析度GPS接收机。高精度、太空级GPS接收机全世界都列为出口管制项目,即使有钱向国外申请购买,买到的GPS功能不客制化、整体是黑箱系统设计,甚至某些功能被锁死、花大钱买到GPS只提供中低解析度卫星资料、导航精度。

相较于国外以硬体为主、软体为辅的制作方式,国研院太空中心太空级GPS架构以软体为主、硬体为辅。选用太空级通用型IC取代特殊IC,确保这些零件不受出口管制限制,IC也由6颗减为2颗,大大减低系统重量及消耗功率(更省电)。在卫星中,降低卫星系统重量1公斤等于减低成本1公斤金价(约130万元)。

余宪政说,GPS以软体为主、硬体为辅,不须要更改硬体,改版或扩充40天就可完成,比传统GPS改版220天快很多;也替GPS加了很多扩充功能,如容错能力、可适用到其他用途之高动态设计;并且能够做到快速开机,开机时间1.5分钟创最快纪录(法、德制GPS开机时间各为40及8分钟)。GPS已经通过太空标准环境测试。

国研院太空中心组长林辰宗表示,卫星制程不过4、5年,GPS从正式核发许可到输出须3~6个月,对卫星制造影响很大。除了美国及大陆(资料保密无法取得)之外,台湾自制GPS比英、法、德都优秀。福卫七号第一组2016(105)年发射6枚卫星,第二组预计于2018年、2019年发射7颗卫星,其中一颗自制卫星将装载自制GPS(2部)。目前福卫二号及五号使用的GPS都是从法、德两国进口。

台湾自制卫星元件包括卫星电脑、电力控制单元、GPS接收机、陀螺仪、推进系统、喷射推进系统、卫星结构体、卫星飞行软体等。余宪政表示,未来希望能发展X频天线发射机(transmitter),装载在卫星天线上对地面发射讯号,这也是很关键的卫星元件。

卫星救命1.5分钟

GPS开机时间1.5分钟是黄金1.5分钟,也是卫星救命1.5分钟。余宪政指出,以遥测卫星为例,卫星遶地球一圈约100分钟,其中12分钟与地面保持通联,如果卫星出现当机,即进入危险状况,当机约每3、4个月发生一次。卫星与地面进行通联时,地面对卫星下达一连串指令,包括从预作A场域切换到备分B场域、GPS开机、卫星姿态计算与判定以及卫星恢复正常等。GPS开机1.5分钟可确保整个过程在10.5分钟内回复正常,也让卫星在第一次通联时间内恢复正常。如果卫星开机时间太长,可能要等到第二次通联才能运作,其中有90分钟是处于失联状态,没办法掌握卫星的“健康状态”。

GPS位置精度1米

台湾自制GPS位置精度是8公尺,对遥测卫星而言已够用,但若能把精度缩减到1公尺,就可以做更多用途,如科学研究(预测天气、海啸预警)、民生应用。1米精度指解析度是1米,因为要加装价值百万元(或更贵)的原子钟,导致GPS造价昂贵,目前只有美国JPL做到,欧洲还在研发中。

(责任编辑:昱作)

台湾制造太空级GPS轻巧、开机速度快、省电、省成本。(国研院太空中心)

世界知名太空级GPS接收机比较

国研院 法国 德国
位置精度(公尺) 8 10 10
速度精度(公尺/秒) 0.01 0.01 0.01
时间精度(微秒) 0.2 1.0 0.2
冷开机时间(分钟) 1.5 40 8
暖开机时间(分钟) 0.8 3 3
重量(公斤) 0.8 3 2
功耗(瓦) 4 16 10
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记者徐翠玲/制表 资料来源:国研院太空中心

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