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天外奇機 - 打造臺灣首枚太空級GPS導航接收機

新聞出處:NSPO 2014/02/25

太空級GPS接收機為衛星必備元件,舉凡衛星分辨白天或黑夜、計算衛星姿態及天線指向、決定衛星酬載操作時機等,皆有賴GPS接收機所提供的時間與位置資訊。然而太空級GPS接收機被世界各國列為出口敏感管制項目,臺灣已發射的福爾摩沙衛星一號、二號、三號,以及預定於2015年發射之福衛五號,均向國外採購GPS接收機,採購過程遭遇重重困難。

為了突破出口管制,掌握衛星關鍵技術,提升我國衛星自主能量,國家實驗研究院太空中心自主開發出太空級GPS接收機。

傳統的太空級GPS接收機係將多個特殊設計晶片組合,重量重,功率消耗高;且系統設計以硬體為主,適應性與擴充性皆受侷限,若要改變功能,晶片(硬體)必須重新設計製作,耗時超過220天。此外,系統計算負擔相當沉重,冷開機時須經過超過100萬次計算方能運作,造成冷開機時間相當長。

國研院太空中心自主完成之太空級GPS接收機,採用通用型晶片,不受出口管制限制,搭配全軟體架構,不但使用的晶片數量少,成本降低,且重量及功耗可較傳統的太空級GPS接收機減少50%以上,進而降低了衛星發展之總體成本;且因以軟體架構為主,改變功能僅需40天即可完成,擴充性亦不受限。

更重要的是,此系統採用較為先進的運算方式,大幅減少運算負擔,因而得以為同一動作重覆運算多次,大幅降低錯誤率;同時冷開機時間亦大幅縮短,此一特性對提高衛星安全性相當重要:衛星平均每三個月會當機一次,傳統的太空級GPS接收機冷開機時間長達8分鐘以上,造成衛星當機後系統重新開機需耗時17分鐘以上,而衛星每繞行地球一圈,可以接受地面站操控的時間僅12分鐘,因此必須等到繞行第二圈,地面站才能重新掌控衛星動態;國研院太空中心的太空級GPS接收機冷開機僅需1.5分鐘,衛星當機後重新開機到恢復正常僅需10.5分鐘,因此可以在第一時間恢復掌控,確保衛星安全無虞。

目前此太空級GPS接收機已經通過所有驗證測試,將搭載於福衛七號自主衛星上。其性能優異且成本不高,除將繼續應用於未來福衛系列衛星,也具備進入國際太空元件商業市場之潛力。

展望未來,太空中心仍將持續精進太空級導航接收機,優化各項參數,包含降低重量、體積及耗電量,以符合小型衛星的巿場需求,提升國際巿場競爭力。自製太空級GPS導航接收機使我國進一步掌握衛星關鍵技術,為落實太空科技自主的目標邁向新的里程碑。

 

國家實驗研究院 新聞聯絡人

國研院太空中心 余憲政 tel: 03-578-4208#8273 / 0922-432275 email: hjyu@nspo.narl.org.tw
國研院太空中心 林辰宗 tel: 03-578-4208#9206 / 0922-432215 email: tomlin@nspo.narl.org.tw
國研院太空中心 張斯倩 tel: 03-578-4208#8093 / 0926-252237 email: chien@nspo.narl.org.tw
國研院院本部   李名揚 tel: 02-6630-0622 / 0931-162081 email: tomlee@narlabs.org.tw