福爾摩沙衛星五號 │ 衛星操控

光學遙測酬載儀器自主發展能力,發展關鍵元件與技術

衛星操控的主要工作包含指令傳送、狀態擷取、衛星追蹤、軌道控制及酬載資料接收等之全程任務操作,其主要設施有衛星操控中心、S頻遙傳追蹤與指令地面站、X頻遙測影像資料接收站及海外支援地面站等。衛星操控中心透過對外通訊網路,藉由S頻遙傳追蹤與指令地面站及海外支援地面站執行衛星的任務操作,利用X頻遙測影像資料接收站進行衛星影像資料的接收,並與科學資料處理中心進行資料的傳輸,而地面相關設施間的關聯,如下圖所示:


▲ 福衛五號衛星計畫衛星操控地面設施關聯圖

衛星操控中心所建置的衛星操控系統,為一任務極度相關的資料庫驅動系統,其軟硬體係採取開放式及模組式的系統架構,是為執行福衛系列衛星任務操作而建置,已經成功地操控福衛一號、二號及三號衛星。而福衛五號衛星操控系統亦是利用既有的系統,依福衛五號衛星的操作需求,進行相關的修改、擴充及更新,主要組成有任務操作中心、任務控制中心、飛行動態設施、地面通訊網路及科學控制中心等,其功能分別敘述如下:

任務操作中心 任務控制中心
負責全天候的衛星任務操作,並進行地面站的監控。其任務包含指令上鏈、遙傳資料處理、衛星及酬載狀態監視、衛星危機處理、地面站監控、操作資料庫管理、衛星資料分析及存檔等。 負責衛星及酬載活動規劃,其任務包含衛星與酬載操作時程規劃、操作時程衝突解決、海外支援站操作時序規劃與確認、衛星操作指令集產生等。
地面通訊網路
負責衛星操控中心及外部地面設施的資料傳輸。衛星操控中心的網路主幹為Gigabitethernet,並以台灣高品質的學術研究網路(TaiWan Advanced Research and Education Network,TWAREN)連接位於中壢及台南的S頻段遙傳追蹤指令站,而海外發射場及海外支援站則以VPN (Visual Private Network)線路進行連結。
飛行動態設施 科學控制中心
任務為分析衛星下傳的全球定位系統(GPS)資料及地面站收集的天線追蹤數據,藉以掌握衛星的飛行動態。其工作為軌道判定、軌道轉換、地表軌跡繪製、軌道動力分析、發射模擬及星系管理規劃等。 科學控制中心為衛星地面系統的科學資料處理中心,擔任衛星地面系統與科學資料分送中心間的溝通橋樑。其任務為科學操作規劃及管理、科學資料處理及儲存。

衛星地面站是衛星與衛星操控中心溝通的橋樑,國家太空中心於國內設有二座S頻段遙傳追蹤指令站、一座X頻遙測影像資料接收站及一座S/X雙頻衛星地面站,並於國外建立有海外支援站,其主要任務分述如下:

S頻段遙傳追蹤指令站 X頻遙測影像資料接收站
負責衛星指令發送及遙傳資料接收,其組成包含基頻設備、標準時間與頻率設備、天線監控與信號監視設備、射頻與8米凱式碟型天線等。國家太空中心分別設有中壢中央大學一站及台南成功大學歸仁校區二站,每站均具有相同的系統組成與性能,而中壢站則同時兼具有任務操控中心的功能,亦是作為衛星操作控制中心的緊急備援中心。 X頻遙測影像資料接收站建置於新竹科學園區國家太空中心樓頂,為一直徑7.2米的凱式碟型天線,最高接收資料量可達320 Mbps,所接收的遙測影像資料將傳送至影像處理中心進行影像的呈現與分析。台南S頻段遙傳追蹤指令站一站2013年升級為一S/X雙頻衛星地面站,除作為S頻段遙傳追蹤指令站外,亦作為新竹X遙測影像資料接收站的備援站。
海外支援站
海外支援站主要是提供衛星任務操作中發射與早期軌道、衛星緊急及軌道轉換作業時所需的支援,國家太空中心是以委託或國際合作的方式取得。而ADSL及VPN是作為衛星操控中心與海外支援站間介面資料傳輸的工具,衛星指令經由衛星操控中心傳至海外支援站,而海外支援站所接收的衛星與酬載資料,亦經由此專線直接傳送至衛星操控中心進行分析與處理。

國家太空中心任務操作團隊亦是作為福衛五號計畫的任務操作團隊,該團隊已成功執行福衛一號、二號及三號的衛星任務操作,團隊是由國內產學研所組成,依職責分為直接操作小組、操作支援小組及維護小組,並由國家太空中心衛星操作控制組負責運作與管理。