1-1 研究動機
福爾摩沙衛星三號（FOMOSAT-3，http://www.nspo.org.tw/2005c/projects/
project3/）計畫主要目標是建立全球大氣即時觀測網之先進技術，又稱「氣象、
電 離 層 及 氣 候 之 衛 星 星 系 觀 測 系 統 」(Constellation Observing System For Meteorology, Ionosphere, and Climate)，簡稱 COSMIC。此衛星利用全球定位系統 掩星技術，經與小型電離層光度計、三頻段信標儀和微衛星系技術結合，達成氣 象、氣候和電離層預測與研究。
雖然FOMOSAT-3 主要用於大氣研究，但其 POD GPS 資料可用於大地測量 研究。FOMOSAT-3 飛行初期為大地測量階段，衛星軌道高度為 520~800km，其 中FM3 及 FM4 兩顆以一前一後模式飛行。FOMOSAT-3 的大地測量任務將持續 1 年，接著就進入執行階段。在 800 km 的軌道高度上，FOMOSAT-3 敏感的地球 重力場模型約為50 階（Hwang and Lin, 1998），大地測量階段的FOMOSAT-3 GPS 資料可以改進EGM96 模型的係數可達 40 階次，對某些項可達更高階次（Chao, et al., 2000）。
一般衛星軌道定軌的方法，常見的有動力法（dynamic method）、動態法
（kinematic method）以及減動力法（reduced-dynamic method）三種。動力法是 將所有觀測量代入軌道力學模式，解算特定的力學模式參數，最終求得一密切、
為方便、求解速度快，但其精度受限於GPS 觀測量數量與品質和 GPS 衛星群相 對於待測定衛星之相對幾何關係（Byun and Schutz, 2001）。
目前福衛三號已發表定軌精度約為5cm (曾子榜，2006)，但以 GPS 觀測量進 行衛星精密定軌上必須考慮衛星姿態、質心變異以及 GPS 天線相位中心變異 (phase center variation, PCV)等影響量，由於福衛三號並無除 GPS 觀測量外如 SLR(satellite laser ranging)第二種可靠之定軌參考觀測資料，因此，吾人將針對上 述三種影響量進行探討分析，以期了解此三種影響量對福衛三號定軌精度的影 響。
1-2 福爾摩衛衛星三號與 GRACE 衛星簡介
由我國國家太空中心(NSPO)與美國國家氣象研究中心（NCAR/UCAR）共同 合作執行，此衛星任務已於2006 年 4 月 17 日在美國成功發射升空，共有六顆低 軌衛星，圖1-1 為福衛三號酬載示意圖，福衛三號衛星軌道為圓形軌道，軌道傾 角為72 度，六顆衛星分別分布於六個軌道面，每個軌道面間赤經夾角為 24 度。
每顆衛星含燃料約重70 公斤，外型為扁平圓柱狀，直徑約 108cm，高約 18cm，
兩片圓形太陽能板分布於同一平面，分別以121 度和 59 度展開，暫駐軌道高度 約為520 公里，任務軌道設定在距地面 800 公里的高空，目前六顆除 FM3 高度 為711 公里外皆達到此高度，編號 3、4 號兩衛星於 2006 年 6 月至 2007 年 6 月 採類似於GRACE 一前一後之雙星模式於暫駐軌道飛行。軌道週期為 96 分/周。
(NSPO homepage)
GRACE（Gravity-Recovery and Climate Experiment）為美（NASA）、德（DLR）
聯合發射的衛星任務，已於 2002 年 3 月 17 日在莫斯科東北方 800 km 處的 Plesetsk 衛星發射基地成功發射升空，共有兩顆低軌衛星，分別為 GRACE-A、
為94 分/周。此衛星任務的主要目標是提供五年的全球高解析度、高精度的地球 重力場，連續長時間的重力場測定可產生平均地球重力場及其時間的變化。此衛 星的另ㄧ目標則是利用 GPS 觀測量經電離層及大氣效應延遲，來探求電離層的 總電子含量和對流層的折射率。GRACE 衛星主要觀測量為兩衛星間的距離及距 離變化率，精度分別可達到 10μm 及 1μm/s。衛星上的裝置分別有：K-Band Ranging System，測定兩顆衛星間的距離變化；Ultra Stable Oscillator（超穩定振 盪器，USO），為 KBR 的頻率發生器；SuperSTAR Accelerometer（超星加速度 儀，ACC），主要測定大氣阻力及太陽輻射壓等引起的非保守力加速度；GPS Space Receiver（衛星接收儀，GPS）；Laser Retro-Reflector（雷射反射稜鏡，LRR），
用於反射SLR 地面追蹤站所發射的雷射脈衝，運用於精密定軌及結合 GPS 資料 推算地球重力場。
圖1-1 福衛三號酬載 (Hwang C.,2008)
1-3 研究方法
本研究採用的研究工具為瑞士伯恩大學天文研究所所研發的 Bernese 5.0 軟 體(Beutler et al. ,2007)，以零次差（Zero-difference）模式求解低軌衛星軌道，配 合高精度的 GPS 星曆及高取樣率衛星時錶誤差，以適合的觀測資料取樣率來進 行求解每個epoch 的坐標值。本研究著重在比較動態法與減動力法定軌時，針對 衛星姿態角資料、質心變異及 GPS 天線相位中心變異對低軌衛星定軌成果的影 響分析，實驗衛星包含福衛三號及 GRACE 衛星，以 GPS 相位資料定出運行軌 道，再進行精度評估及分析。
1-4 論文架構
第一章：說明本文之研究動機、研究方法以及論文架構，並且介紹福衛三 號和GRACE 衛星。
第二章：介紹所使用的研究工具-Bernese GPS Software Version 5.0 所進行定 軌時所採用之模式、原理及坐標系統。
第三章：衛星姿態資料對福衛三號及 GRACE 衛星定軌影響量之分析。說 明分為減動力法與動態法。
第四章：質心變異對福衛三號及 GRACE 衛星定軌影響量之分析。說明分 為減動力法與動態法。
第五章：GPS 天線相位中心變異對福衛三號及 GRACE 衛星定軌影響量之 分析。說明分為減動力法與動態法。
第六章：綜合探討。
第七章：結論與建議。