天外奇機–我國自主研發太空級GPS導航接收機
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IC之音廣播電台｜
在今天，無論是飛機飛航或汽車行駛，都高度依賴導航衛星系統。但您知道嗎？其實在太空中運行的衛星等設施，也需要衛星定位導航，而太空級的導航接收機，設計上的難度更是大為增加。請聽今天的科學三分鐘，主題是：天外奇機─我國自主研發太空級GPS導航接收機。
什麼是GPS呢？它的正式中文名稱是全球定位系統，是美國製造和維護的導航衛星系統，它可以為全球大部分地區做準確的定位，並提供高精度的時間。而且GPS發出的訊號，完全不受到天候影響，使用者只要擁有GPS導航接收機就可以得到這項服務，不必付費，也不需要授權。
人造衛星為什麼需要GPS導航接收機呢？原來，當我們聽到「火箭把某衛星送上軌道」的時候，實際上只是「送到差不多的位置」而已，需要靠衛星上的導航接收機來判定精確的位置、方向、速度等，以便盡快到達預定運行的軌道。不但如此，運行中的衛星難免慢慢偏移原位軌道，充電用的太陽電池也需要對準太陽，想正確地調整位置和方向，都需要可靠、高速和高精度的衛星導航接收機。
不過平常汽車用的衛星導航，好像精度、速度也不差，不是嗎？那可能是因為用了基地台的信號輔助導航，在基地台林立的都市中，當然好用。但衛星運行在虛無縹緲的太空，所以太空級的導航接收機，對精度的要求更高。此外，它也必須能夠承受衛星發射時的振動、太空中的輻射等惡劣環境。
太空級的導航接收機在各國都是出口管制項目，臺灣過去跟國外採購，困難重重，因此決心進行自主研發。傳統上這個儀器由數枚「特製的」晶片構成，不但比較沉重，而且設計一變更，就需要修改硬體，得要花上好幾個月的時間。另外，如果發生當機，系統重開機的時間也比較久。
這次我國成功設計出的太空級導航接收機，硬體部分都採用「通用的」晶片，幾乎所有功能都由軟體來實現，因此不受到其他國家的限制。這樣一來，不但重量減輕，運算速度加快，冷開機時間更縮短到一分半鐘。而且因為主要是軟體架構，不但把變更設計的時間縮短，還能從地面直接對軌道上的衛星更新軟體，增加功能。
本單元科學顧問，國研院國家太空中心的林辰宗組長更表示：
「我們的接收機功能都是用軟體來實現，那表示說只要我們可以增加軟體，就可以來實現額外的功能，可以接收俄羅斯的格洛纳斯的導航系統，或是歐洲的伽利略導航系統，那甚至有一天我們可以擴充為科學使用的GPS接收機。」
透過精良的設計，國家太空中心研發的太空級衛星導航接收機，不只可以接收美國的GPS訊號，未來也可以接收俄羅斯格洛纳斯系统、歐洲伽利略系統的導航訊號，達到三頻的接收，加上許多性能的優勢，有進軍國際市場的潛力。
今天的科學關鍵字，就是
衛星導航 Satellite navigation
您可以透過這個關鍵字，進一步查詢或做延伸閱讀。
【本單元由科技部補助製播】2014-03-23 16:55:00播出
