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航海新時代,從太空出發-國際海域大數據

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航海新時代,從太空出發-國際海域大數據
  • 作者

    高聖龍
  • 簡介

    高聖龍教授於2006年取得國立臺灣海洋大學環境生物與漁業科學研究所理學博士。現為國立臺灣海洋大學運輸科學系教授兼任智慧航運研究中心主任,並擔任臺灣太空產業發展協會常務理事。專長為運輸通訊、電子航儀、移動地理資訊系統、運輸環境工程、研究方法論等領域,於2017年榮獲臺北國際發明暨技術交易展發明競賽鉑金獎,並負責玉山衛星之研發。跨足多領域並結合產學合作與國際太空業界頻繁接觸,兼具了科技時代下競爭的軟硬實力。

  • 單位

    國立臺灣海洋大學
  • 文章來源

    國家太空中心。立方衛星計畫。民110年11月10日,取自: https://www.nspo.narl.org.tw/inprogress.php?c=20022502&ln=zh_TW
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  隨著當今太空產業不斷大幅度進步,立方衛星亦被視作時代下的產物。由於傳統大型衛星有著研發週期長的特性,導致決定製作時與實際發射時可使用的技術有所差別。為使衛星在太空中應用新科技,展現臺灣太空產業和衛星科技之量能,並進行近期研究及任務,臺灣小型立方衛星於焉現身。


  在臺灣時間2021年1月24日晚間11點,臺灣玉山衛星與飛鼠衛星一同在美國卡納維爾角空軍基地搭乘SpaceX的獵鷹九號火箭(Falcon 9)順利升空。玉山衛星使用之電路板為PC104,如同電腦的主機板,透過相容介面將數個子系統結合在一起,衛星飛行時的姿態控制,玉山衛星採用的是一組動力輪與三組磁力棒,用來控制衛星的偏擺(Yaw)、俯仰(Pitch)與翻滾(Roll)。而運行至地面站可接收範圍時,會透過遙傳追蹤指令站(Telemetry, Tracking &Command station, TT&C station)傳送指令使玉山衛星下傳資料。其內部主要結合兩種酬載分別是船舶自動識別系統(Automatic Identification System, AIS)與自動封包回報系統(Automatic Package Report System, APRS),經過GMSK調變的AIS訊息與APRS訊息利用頻率436.250MHz,以每秒9600 bps的資料傳輸率下傳到地面站,其所蒐集的訊息,可用於海上交通、漁業與氣象等大數據的分析。玉山衛星的任務壽命總達6個月,期待未來可以透過發射更多枚衛星組成星鏈通訊網,並應用人工智慧發展成船舶資訊深度學習機制的創新科技。詳細介紹可見海洋科技博物館與海洋大學合作之展覽影片:

  玉山衛星的發展源於2020年科技部「小型立方衛星計畫」,由國家實驗研究院國家太空中心公開遴選3組立方衛星研發團隊,計畫目標主要為發展自製立方衛星,製作出尺寸不超過12U的小型立方衛星。其中,玉山衛星採用TI ARM M4晶片,並利用科技部產學計畫的無人飛行載具搭載AIS接收器,模擬玉山衛星搭載AIS接收器的情況,利用即時作業系統(Real-time Operating System, RTOS)來接收感測器所發布的信息。以上三枚衛星皆由臺灣團隊自主研製,分別命名為「玉山」、「堅果」及「飛鼠」,象徵「玉山山頂上的飛鼠高舉著堅果」,向世界宣揚臺灣衛星科技發展的亮點,並於450到600公里的高空俯瞰著臺灣,三枚衛星的尺寸依序為1.5U、2U和3U。下方為玉山衛星簡介:

玉山衛星(YUSAT-1)

  • 尺寸:1.5U
  • 呼號:BN0YS
  • UHF無線頻率下傳:436.250 MHz
  • 高度:530公里
  • 繞行時間:96分鐘
  • 任務酬載:船舶自動識別系統(AIS)、自動封包回報系統接收器(APRS)
  • 功能:接收AIS訊息及APRS訊息,以追蹤船舶航行軌跡和協助交通管制
  • 研發團隊:國立臺灣海洋大學、佳得集團(Remotek Corporation)、騰暉電信科技公司(MoGaMe)、雷斯康公司(Letscom)
  • 發射服務公司:奧德修斯太空公司(Odysseus Space)

  玉山衛星在研製期間需經過常壓、真空熱循環與太陽能電力系統等測試才能在太空順利運作(圖一)。順利升空的玉山衛星,呼號為BN0YS,方便地面站辨識所收到的訊號是否來自這顆衛星。其所使用之資料連接階層為AX.25,該層定義使用的通訊協定為業餘無線電網路。玉山衛星的研發製作與海大國際衛星地面站的建置作業在太空中心、科技部以及海大許泰文校長多方的支持下,與佳得集團(Remotek Corporation)、騰暉電信科技公司(MoGaMe)、雷斯康公司(Letscom)共同完成(圖二)。

圖一:破壞性熱輻射測試中天線彈出後的立方衛星
圖一:破壞性熱輻射測試中天線彈出後的立方衛星

圖二:立方衛星研究團隊
圖二:立方衛星研究團隊

 

  本次計畫所設計的衛星有別以往傳統衛星,立方衛星成本低、研發周期短與模組化的特性使其發展具前瞻性,此次立方衛星升空計畫,為未來臺灣立方衛星發展之先鋒,往後可連結更廣泛多元的產業,如半導體、電子零組件與精密機械等優勢產業,亦能應用於學術研究、軍事國防等層面,將不同任務導向的子系統進行客製化設計,如此一來衛星便能突破地面上的範圍限制,於太空服務更多層面(圖三)。

Figure 3. The YUSAT CubeSat Exhibition of marine science & technology research and development achievements of colleges and universities in the National Museum of Marine Science & Technology.
圖三:海科館《透過海洋看見未來》大專校院研發成果展示基地-玉山立方衛星展覽

 

 延伸閱讀-科技部(科技大觀園) 

 

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