福爾摩沙衛星三號任務近即時自動化定軌

國 立 交 通 大 學

土 木 工 程 學 系

碩 士 論 文

福爾摩沙衛星三號任務近即時自動化定軌

Near Real-Time Automatic Orbit Determination for the

FORMOSAT-3/COSMIC Mission

研 究 生：彭千惠

指導教授：黃金維

福爾摩沙衛星三號任務近即時自動化定軌

Near Real-Time Automatic Orbit Determination for the

FORMOSAT-3/COSMIC Mission

研 究 生：彭千惠 Student：Chien-Hui Peng

指導教授：黃金維 Advisor：Dr. Cheinway Hwang

國立交通大學

土木工程學系

碩士論文

A Thesis

Submitted to Department of Civil Engineering

College of Engineering

National Chiao Tung University

in Partial Fulfillment to the Requirements

For the Degree of Master

In

Civil Engineering

July 2010

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

中華民國九十九年七月

福爾摩沙衛星三號任務近即時自動化定軌

學生：彭千惠 指導教授：黃金維 博士

國立交通大學土木工程學系

摘要

本研究主旨為建立福爾摩沙衛星三號任務近即時自動化定軌處理系統。採用 Bernese 5.0 進行定軌，以解算出福衛三號近即時軌道的最佳精度。於 Linux 叢集電 腦下，配合佇列排程控管軟體 PBS 以及例行性工作排程，處理系統可實現福衛三號 六枚衛星的自動化定軌。根據近即時軌道重疊分析以及與 UCAR 近即時軌道差異比 較，在未使用 final GPS 軌道與高取樣率 GPS 時錶改正的情況下，近即時軌道精度 約為 20 cm。以 15 cm 的 3D 軌道誤差作為評估標準，則近即時軌道的平均定軌成功 率（軌道誤差小於 15 cm 的百分比）約為四成。測試顯示：（1）使用增進 GPS 軌道 （精度由 10 cm 提升為 5 cm），福衛三號近即時軌道精度改善為 15 cm 且定軌成功 率提升為七成；（2）使用 30 秒一筆的高取樣率 GPS 時錶改正（精度為 0.01 ns），福 衛三號近即時軌道精度改善為 10 cm 且定軌成功率提升為八成。

Near Real-Time Automatic Orbit Determination

for the FORMOSAT-3/COSMIC Mission

Student：Chien-Hui Peng Advisor：Dr. Cheinway Hwang

Department of Civil Engineering

National Chiao Tung University

Abstract

This research is focused on establishing an automatic near-real time (NRT) system for the orbit determination (OD) of the FORMOSAT-3/COSMIC (F3/C) satellite mission. With Bernese 5.0 for OD, emphasis is on achieving an optimal accuracy of the F3/C NRT orbit. With a portable batch and routine task scheduling under a Linux PC cluster, the system carries out automatic OD for the six satellites of F3/C. Without the final orbits and high-rate clocks of the GPS satellites, the accuracy of the NRT orbits is about 20 cm, based overlapping arc analysis and comparisons with UCAR NRT orbits. With a 15-cm threshold of 3D orbit error, the average success rate of the NRT orbit (percentage of orbit error < 15 cm) is about 40%. Simulations show that, (1) use of improved GPS orbits (from 10 cm to 5 cm), the F3/C NRT orbit accuracy is improved to 15 cm and the success rate increases to 70%. (2) use of 30-s high-rate GPS clocks (with a 0.01ns accuracy), the F3/C NRT orbit accuracy is improved to 10 cm and the success rate increases to 80%.

誌謝

很開心，很感動！我畢業了！ 首先要感謝我的指導教授兼大學導師－黃金維老師，感謝老師不論在研究、課 業或是生活上的幫助，讓我受益良多並且學習到怎麼作研究怎麼寫論文，今天我才 能大聲的宣布「我畢業了」，老師謝謝您。感謝口試委員陳國華老師與鄭景中老師， 提供許多寶貴的建議讓這本論文更趨完善。感謝組上史天元老師與張智安老師，在 課業上傳授豐富的學識。感謝所有幫助我完成學位的師長。 感謝細心指導我的學長阿榜與學姐宜珊，帶我入門還傾囊相授。感謝助理绣雯， 總是親切的處理大小事。感謝研究所同學：美芳、小頡、雅信、芳諭、卡拉、小紀， 陪伴我度過既煎熬又充實的研究所兩年。感謝研究所所有學長姐與學弟妹，為枯燥 的研究生活點綴了許多歡樂。感謝我的家人，給我強而有力的後盾讓我更上一層樓。 感謝所有陪伴我度過研究生活的朋友。 感謝交大校園環境，陪伴我研究所兩年以及大學四年的美好時光，讓我能夠學 習獨立自主。感謝交大土地公廟，保佑我每年都有宿舍住也順利完成交大學位。感 謝 7-11 的店長夫婦，總是很熱情的大聲叫著我的名字。感謝郵局的葉先生，在我打 工時總是客氣的接待我。感謝宿舍阿姨，總是笑瞇瞇的打理生活大小事。感謝清潔 阿姨，總是辛苦的整理校園整潔。感謝所有在交大相遇過的人事物。 彭千惠 謹誌於 國立交通大學土木所測量與空間資訊組 中華民國 99 年 7 月

目錄

中文摘要 ... I  英文摘要 ... II  誌謝 ... III  目錄 ... IV  表目錄 ... VI  圖目錄 ... IX  第一章 前言 ... 1  1-1  研究動機 ... 1  1-2  文獻回顧 ... 2  1-3  研究方法 ... 2  1-4  論文架構 ... 3  第二章 衛星定軌理論 ... 4  2-1  衛星運動理論 ... 4  2-2  減動力法定軌 ... 7  2-3  動態法定軌 ... 8  第三章 福衛三號近即時定軌程序 ... 9  3-1  近即時定軌之資料說明 ... 9  3-2  近即時定軌之處理程序 ... 12  第四章 福衛三號自動化處理系統 ... 19  4-1  自動化處理BPE ... 21  4-2  佇列排程控管軟體PBS ... 23  4-3  作業系統之工作排程 ... 26 

第五章 福衛三號近即時定軌精度分析 ... 30  5-1  近即時減動力軌道重疊之差異 ... 31  5-2  近即時減動力軌道與後處理減動力軌道之差異 ... 41  5-3  NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌道之差異 ... 49  第六章 福衛三號近即時定軌之精度提升測試 ... 56  6-1  提升GPS軌道精度對於提升近即時定軌之影響量 ... 59  6-2  提升GPS時錶改正精度對於提升近即時定軌之影響量 ... 68  第七章 結論與建議 ... 77  參考文獻 ... 79 

附錄A-1 自行撰寫之Bernese 5.0 程式－FMFILE ... 82 

附錄A-2 自行撰寫之Bernese 5.0 程式－PODFILE ... 85 

附錄A-3 自行撰寫之Bernese 5.0 程式－GPSFILE ... 88 

附錄A-4 自行撰寫之Bernese 5.0 程式－CPERP ... 89 

附錄B-1 例行性工作排程之執行檔－RUNBPE_RTFM.pl ... 90 

附錄B-2 RUNBPE_RTFM.pl呼叫之執行檔－wgetFILE_RT.sh ... 91 

附錄B-3 RUNBPE_RTFM.pl呼叫之執行檔－ARCTIME.sh ... 93 

表目錄

表 3-1 零次差分減動力法求解福衛三號近即時軌道之一般參數檔案與設定 ... 17  表 4-1 PBS指令與用途（Jones, 2004） ... 23  表 4-2 PBS提交參數與功能（Jones, 2004） ... 25  表 4-3 例行性工作排程之時間參數與設定範圍（蔡德明，2006） ... 27  表 4-4 例行性工作排程之時間參數搭配使用的輔助字符（蔡德明，2006） ... 27  表 5-1 2010 年第 140 天近即時減動力軌道數量統計表 ... 30  表 5-2 2010 年第 140 天近即時減動力軌道重疊較差數量統計表 ... 31  表 5-3 2010 年第 140 天近即時減動力軌道重疊之差異統計表 ... 32  表 5-4 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率統計表 ... 34 表 5-5 2010 年第 140 天UCAR近即時減動力軌道重疊較差數量統計表 ... 35 表 5-6 2010 年第 140 天UCAR近即時減動力軌道定軌成功率統計表 ... 35 表 5-7(a) 2010 年第 140 天FM1 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 ... 36  表 5-7(b) 2010 年第 140 天FM2 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 ... 37  表 5-7(c) 2010 年第 140 天FM4 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 ... 38  表 5-7(d) 2010 年第 140 天FM5 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 ... 39  表 5-7(e) 2010 年第 140 天FM6 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 ... 40  表 5-8 2010 年第 140 天近即時減動力軌道與後處理減動力軌道較差數量統計表 ... 41  表 5-9 2010 年第 140 天近即時減動力軌道與後處理減動力軌道之差異統計表 ... 42  表 5-10(a) 2010 年第 140 天FM1 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道差異統計 表 ... 44  表 5-10(b) 2010 年第 140 天FM2 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道差異統計 表 ... 45  表 5-10(c) 2010 年第 140 天FM4 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道差異統計

表 5-10(d) 2010 年第 140 天FM5 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道差異統計 表 ... 47  表 5-10(e) 2010 年第 140 天FM6 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道差異統計 表 ... 48  表 5-11 2006 年第 216 天到 218 天NCTU後處理減動力軌道與UCAR近即時減動力 軌道之RMS差異統計表（Hwang et al., 2008） ... 49  表 5-12 2010 年第 140 天NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌道較差 數量統計表 ... 50  表 5-13 2010 年第 140 天NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌道之差 異統計表 ... 50  表 5-14(a) 2010 年第 140 天FM1 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異統計表 ... 51  表 5-14(b) 2010 年第 140 天FM2 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異統計表 ... 52  表 5-14(c) 2010 年第 140 天FM4 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異統計表 ... 53  表 5-14(d) 2010 年第 140 天FM5 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異統計表 ... 54  表 5-14(e) 2010 年第 140 天FM6 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異統計表 ... 55  表 6-1 軌道產品精度（Dach et al., 2007; http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html） ... 56  表 6-2 精度提升測試所採用之 2010 年第 140 天近即時減動力軌道數量統計表 ... 57  表 6-3 精度提升測試之 2010 年第 140 天RMS差異統計表 ... 58  表 6-4 精度提升測試之 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率統計表 ... 58  表 6-5 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天軌道較差數量統計表 ... 59 

表 6-6 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天RMS差異統計表 ... 60  表 6-7 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率統計表 ... 62  表 6-8(a) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM1 RMS差異統計表 ... 63  表 6-8(b) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM2 RMS差異統計表 ... 64  表 6-8(c) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM4 RMS差異統計表 ... 65  表 6-8(d) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM5 RMS差異統計表 ... 66  表 6-8(e) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM6 RMS差異統計表 ... 67  表 6-9 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天軌道較差數量統計表 ... 68  表 6-10 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天RMS差異統計表 ... 69  表 6-11 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率 統計表 ... 71  表 6-12(a) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM1 RMS差異統計表 ... 72  表 6-12(b) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM2 RMS差異統計表 ... 73  表 6-12(c) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM4 RMS差異統計表 ... 74  表 6-12(d) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM5 RMS差異統計表 ... 75  表 6-12(e) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM6 RMS差異統計表 ... 76 

圖目錄

圖 2-1(a) 克卜勒衛星軌道橢圓（Seeber, 2003） ... 5  圖 2-1(b) 克卜勒衛星軌道元素示意圖（Seeber, 2003） ... 5  圖 2-2 低軌衛星動態法定軌示意圖（沈逸晴，2008） ... 8  圖 3-1 發布於 2010 年第 140 天的CODE Ultra-rapid GPS星曆資料範例 ... 11  圖 3-2 發布於 2010 年第 140 天的CODE Ultra-rapid 地球自轉參數資料範例 ... 11 

圖 3-3 發布於 2010 年第 140 天的Bernese 5.0 格式之CODE Ultra-rapid 地球自轉參 數資料範例 ... 11  圖 3-4 Bernese 5.0 軟體SESSION檔案－編輯內容 ... 12  圖 3-5 零次差分減動力法求解福衛三號近即時軌道流程圖 ... 18  圖 4-1 福衛三號近即時定軌之自動化處理系統流程圖 ... 20  圖 4-2(a) Bernese 5.0 軟體PCF檔案－編輯執行程序 ... 22  圖 4-2(b) Bernese 5.0 軟體PCF檔案－編輯變數內容 ... 22  圖 4-3 執行 2010 年第 140 天FM1 第一筆近即時定軌的PBS script ... 24  圖 4-4 例行性工作排程執行福衛三號近即時定軌 ... 26  圖 4-5(a) 2010 年第 140 天FM1 各筆近即時觀測資料與近即時軌道之時序圖 ... 28  圖 4-5(b) 2010 年第 140 天FM2 各筆近即時觀測資料與近即時軌道之時序圖 ... 28  圖 4-5(c) 2010 年第 140 天FM4 各筆近即時觀測資料與近即時軌道之時序圖 ... 29  圖 4-5(d) 2010 年第 140 天FM5 各筆近即時觀測資料與近即時軌道之時序圖 ... 29  圖 4-5(e) 2010 年第 140 天FM6 各筆近即時觀測資料與近即時軌道之時序圖 ... 29  圖 5-1 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率與評估標準關係圖 ... 34 圖 5-2 2010 年第 140 天UCAR近即時減動力軌道定軌成功率與評估標準關係圖 ... 35  圖 5-3(a) 2010 年第 140 天FM1 近即時減動力軌道重疊之差異圖 ... 36  圖 5-3(b) 2010 年第 140 天FM2 近即時減動力軌道重疊之差異圖 ... 37  圖 5-3(c) 2010 年第 140 天FM4 近即時減動力軌道重疊之差異圖 ... 38 

圖 5-3(d) 2010 年第 140 天FM5 近即時減動力軌道重疊之差異圖 ... 39  圖 5-3(e) 2010 年第 140 天FM6 近即時減動力軌道重疊之差異圖 ... 40  圖 5-4(a) 2010 年第 140 天FM1 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道之差異圖 .... 44  圖 5-4(b) 2010 年第 140 天FM2 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道之差異圖 ... 45  圖 5-4(c) 2010 年第 140 天FM4 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道之差異圖 .... 46  圖 5-4(d) 2010 年第 140 天FM5 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道之差異圖 ... 47  圖 5-4(e) 2010 年第 140 天FM6 近即時減動力軌道與後處理減動力軌道之差異圖 .... 48  圖 5-5(a) 2010 年第 140 天FM1 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異圖 ... 51  圖 5-5(b) 2010 年第 140 天FM2 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異圖 ... 52  圖 5-5(c) 2010 年第 140 天FM4 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異圖 ... 53  圖 5-5(d) 2010 年第 140 天FM5 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異圖 ... 54  圖 5-5(e) 2010 年第 140 天FM6 NCTU近即時減動力軌道與UCAR近即時減動力軌 道之差異圖 ... 55  圖 6-1 精度提升測試之 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率與評估標準 關係圖 ... 58  圖 6-2 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率與評估 標準關係圖 ... 62  圖 6-3(a) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM1 差異圖 ... 63  圖 6-3(b) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM2 差異圖 ... 64  圖 6-3(c) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM4 差異圖 ... 65  圖 6-3(d) 提升GPS軌道精度之 2010 年第 140 天FM5 差異圖 ... 66 

圖 6-4 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率與 評估標準關係圖 ... 71  圖 6-5(a) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM1 差異圖 ... 72  圖 6-5(b) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM2 差異圖 ... 73  圖 6-5(c) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM4 差異圖 ... 74  圖 6-5(d) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM5 差異圖 ... 75  圖 6-5(e) 提升GPS時錶改正精度之 2010 年第 140 天FM6 差異圖 ... 76 

第一章 前言

1-1 研究動機

「福爾摩沙衛星三號計畫」（FORMOSAT-3）是一大型台美雙邊國際合作計畫， 由雙方政府授權執行，我方為國家太空中心（National SPace Organization, NSPO） 與美方美國大學大氣研究聯盟（University Corporation for Atmospheric Research, UCAR）共同合作執行，以建立全球大氣即時觀測網之先進技術發展計畫，又稱為 「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），簡稱為FORMOSAT-3/COSMIC計畫。藉由本 計畫執行，建立國內微衛星系統之規劃、設計、整合、測試與操作等能力，以技術 移轉方式將衛星元件和相關製造技術移轉至國內製造廠商，以提升我國太空產業的 製造根基（國家太空中心，http://www.nspo.org.tw/2008c/projects/project3/intro.htm）。

福衛三號每顆衛星上均酬載有高精度的 GPS 雙頻接收儀，其中 POD（Precise Orbit Determination）精密定軌接收器可提供高精度、無遮蔽之 GPS 相位及電碼資 料，利用衛星追蹤衛星技術（Satellite to Satellite Tracking, SST）解算福衛三號精密 軌道。目前國內交大團隊已有相關自主之福衛三號後處理精密定軌研究成果，已發 表之後處理減動力軌道與後處理動態軌道精度約為 3 公分（Hwang et al., 2008）， 動態軌道可供後續應用於地球重力場之推求。 本研究將著重於福衛三號近即時（Near Real-Time）自動化定軌之研究。藉由福 衛三號作為研究對象，建置近即時自動化定軌處理系統，以提供國內自主之自動化 定軌解算環境，並且建立近即時定軌之基礎架構，以利後續近即時精密定軌之相關 研究。期待能提供近即時精密軌道以提供大氣科學研究之應用，提升與建立國內自 主之衛星定軌技術，作為未來我國太空科技發展之相關參考架構。

1-2 文獻回顧 目前衛星定軌最常使用之觀測量不外乎是零次差分（zero-difference）觀測量和 二次差分（double-difference）觀測量。利用二次差觀測量進行精密定軌，必須引入 大量的地面 IGS 站組成 IGS 站與低軌衛星之動態基線，且必須解出大量的週波未定 值（ambiguity），對電腦硬體需求相當大，但不須要高取樣率 GPS 時錶改正；而使 用零次差觀測量則不須要引入大量的 IGS 地面站，也不必解出大量的週波未定值， 對於硬體的需求較小，但須有高取樣率 GPS 時錶改正的資訊（Švehla and Rothacher, 2003）。

一般衛星軌道定軌的方法，常見的有動力法（dynamic method）、減動力法 （reduced-dynamic method）以及動態法（kinematic method）三種：動力法是以軌道 力學模式（force model）來描述衛星之運行軌跡，解算特定的力學模式參數，最終 求得一個密切、最接近真實之衛星軌道。動力法的優點為精度高，可以處理各種形 式的觀測量，除了求解衛星軌道外，也可同時解算其他力學模式參數，其缺點為力 學模式複雜、資料龐大造成處理時間冗長。減動力法類似動力法，其差異在於使用 之力學模式較少。動態法則為直接將接收站瞬時觀測數據代入演算法，即可立刻解 算出衛星位置，因其演算法通常簡單，所以可快速的得到結果。其優點為方便、求 解速度快、並且在概念上不須引用任何假設。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）。

1-3 研究方法

考量衛星定軌所須之電腦硬體容量與處理效能，本研究將自動化處理系統建置 於 Linux 系統之叢集電腦的工作環境下，其計算端可供平行處理運算，採用佇列排 程控管軟體 PBS 與 Linux 作業系統之例行性工作排程，以實現福衛三號近即時定軌 之自動化處理系統。近即時定軌研究所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。採用減動力法進行近即時定軌，以零次差分觀測量模式 進行定位，並以無電離層線性組合（Ionosphere Free Linear Combination，L3 或 LC） 消去電離層延遲誤差。近即時定軌成果將分別以近即時減動力軌道重疊較差、近即 時減動力軌道與後處理減動力軌道較差、以及 NCTU 近即時減動力軌道與 UCAR 近即時減動力軌道較差呈現。 1-4 論文架構 第一章：前言。說明本論文之研究動機、研究方法以及論文架構。 第二章：衛星定軌理論。說明減動力法與動態法之間的差異。 第三章：福衛三號近即時定軌程序。說明資料來源與結構，以及解算流程與步驟。 第四章：福衛三號自動化處理系統。說明主要軟體之功能以及處理系統的運作架構， 並呈現福衛三號近即時定軌之時序成果。 第五章：福衛三號近即時定軌精度分析，說明包含： 一、近即時減動力軌道重疊之差異； 二、近即時減動力軌道與後處理減動力軌道之差異； 三、NCTU 近即時減動力軌道與 UCAR 近即時減動力軌道之差異。 第六章：福衛三號近即時定軌之精度提升測試，實驗包含： 一、提升 GPS 軌道精度對於提升近即時定軌之影響量； 二、提升 GPS 時錶改正精度對於提升近即時定軌之影響量。 第七章：結論與建議。

第二章 衛星定軌理論

2-1 衛星運動理論 人造衛星進入任務軌道自動飛行階段後，和所有自然天體一樣遵循牛頓運動定 律，因此可以藉由天體力學研究人造衛星的運動規律。人造衛星繞地球運行時，若 僅考慮地球中心引力作用，即假設地球為一均質球體而對人造衛星產生引力作用， 主宰人造衛星之基本運動規律與特徵，則地球與人造衛星可視為二體運動問題。在 二體運動問題中，人造衛星的運動軌道為一椭圓，而椭圓的大小形狀、在空間的方 位角度以及人造衛星在軌道上的位置均可精確求出。 根據牛頓萬有引力定律，在宇宙中任意兩質點皆互相吸引；由牛頓第二運動定 律得知物體受外力作用時，所產生的加速度大小與外力大小成正比、與該物體質量 成反比，加速度方向與外力方向相同。假設地球質量為M、而人造衛星質量遠小於 地球質量可忽略不計，則人造衛星僅受地球中心引力作用影響而產生之加速度可表 示為（Seeber, 2003）： r&&v ₃ rv r GM -= （2-1） （2-1）式中 G 為牛頓萬有引力常數，rv 為人造衛星在地心慣性座標系之位置向量。 由（2-1）式可知二體運動為二階常微分方程，將（2-1）式對時間作一次積分確定 三個積分常數可得到速度向量 r&v，將速度向量 r&v 對時間再作一次積分確定另外三個積 分常數則可得到位置向量 rv ，因此若能決定出六個積分常數，便能求解出人造衛星 的速度向量 r&v 與位置向量 rv。根據能量守恆積分、動量守恆積分與角動量守恆積分等 定律，即可找出幾何或物理意義彼此獨立的六個軌道元素。一般描述人造衛星軌道 常以克卜勒（Keplerian）軌道元素如圖 2-1 所表示（Seeber, 2003）：

1. 決定克卜勒橢圓的形狀和大小 a：軌道長半徑（semi-major axis） e：軌道離心率（numerical eccentricity） 2. 決定人造衛星軌道平面與地球之間的相對位置 i：軌道面傾角（orbit inclination）

Ω ：升交點赤經（right ascension of the ascending node） 3. 決定克卜勒橢圓在軌道平面上的方向

ω：近地點變角（argument of perigee） 4. 決定人造衛星在軌道上的瞬間位置

f：真異常角（true anomaly）

然而實際上人造衛星繞地球運行時除了受到地球中心引力作用外，還受到各種 擾動力的影響，而這些擾動力將使得人造衛星產生擾動加速度而偏離二體運動軌 道，因此人造衛星受到各種擾動力影響而產生的加速度方程式應由（2-1）式延伸表 達為以下（Seeber, 2003）：

r&&v= ₃ rv+av_ns +av_nb+av_et+av_ot+av_drag+av_srp+av_erp +av_grl

r GM - （2-2） 其中，av ：地球引力位引起之擾動加速度 _ns av ：多體引起之擾動加速度 _nb av ：地球固體潮引起之擾動加速度 _et av ：海潮引起之擾動加速度 _ot av_drag：大氣阻力引起之擾動加速度 av_srp：太陽輻射壓引起之擾動加速度 av_erp：地球輻射壓引起之擾動加速度 av_grl：相對論效應引起之擾動加速度 地球引力位引起之擾動加速度是由於地球形狀不規則、質量分布不均所造成； 多體引起之擾動加速度是其他星體對人造衛星所產生的引力作用；地球固體潮與海 潮引起之擾動加速度，則分別是地球受到日月引力影響而造成地球形狀改變，以及 海洋受到日月引力影響而產生潮汐變化而造成地球質量變化，相對使得地球引力位 發生改變；大氣阻力引起之擾動加速度是低軌人造衛星在太空運行時會受到大氣層 的阻力作用；太陽輻射壓與地球輻射壓引起之擾動加速度，則分別為太陽光直接照 射人造衛星與太陽光照射地表後反射到人造衛星所產生的壓力。

2-2 減動力法定軌 減動力法定軌與動力法定軌原理類似，均採用力學模式與數值積分方法求解軌 道，其差異在於減動力法定軌所使用的力學模式較動力法定軌少。在本研究中福衛 三號減動力法定軌使用的力學模式包含有多體擾動、地球固體潮擾動、海潮擾動、 太陽輻射壓擾動、地球重力場，而未考慮的大氣阻力擾動、地球輻射壓擾動以及因 相對論效應引起之擾動，則是以經驗力模式來吸收其擾動影響。因此（2-2）式可整 合表達為以下（Jäggi et al., 2006）：

(

1 2 n

)

3 t q q q r GM - r f ,r,r, , ,...,

r&&v= v+ &&v v &v （2-3）

其初始條件為r( )k

( )

t₀ =r( )k

(

a,e,i,Ω,ω,T₀;t₀

)

，k=0,1，參數a,e,i,Ω,ω,T₀分別代表t 時₀ 的六個克卜勒軌道元素。（2-3）式中，q₁,q₂,...,q_n分別代表減動力法定軌時所使用之 力學模式的未知擾動力係數以及經驗力模式的經驗力係數。 本研究使用 Bernese 5.0 軟體進行衛星定軌解算，其中 Bernese 5.0 軟體的積分器 可提供數值積分方法，針對所使用之力學模式進行軌道積分以建立減動力軌道，而 軌道積分的初始條件是由電碼觀測量解算粗略位置的先驗軌道提供。在積分求解減 動力軌道的過程中，並利用虛擬隨機參數（pseudo-stochastic pulses）分別在徑向 （radial）、沿軌道方向（along-track）、跨軌道方向（cross-track）上，每 6-9 分鐘求 解一組速度參數，其目的在於吸收擾動力不足造成的軌道誤差，以修正軌道偏差量 提升減動力軌道的品質。 減動力法定軌類似於動力法定軌，其優點為精度高，衛星軌道完整，可以處理 各種形式的觀測量，除了求解衛星軌道外也可同時解算其他力學模式參數，而缺點 為力學模式複雜、資料龐大將造成處理時間冗長。

2-3 動態法定軌 動態法定軌不同於利用力學模式的動力法定軌與減動力法定軌，不使用任何力 學模式與假設條件，而直接利用低軌衛星所接收到的 GPS 觀測量進行單點定位，純 粹利用幾何方法求解衛星軌道。圖 2-2 為低軌衛星動態法定軌示意圖（沈逸晴， 2008）。 圖 2-2 低軌衛星動態法定軌示意圖（沈逸晴，2008） 考量 GPS 衛星時錶與低軌衛星上接收儀時錶不同步將產生所謂的時錶誤差，因 此低軌衛星在同一時刻至少必須同時觀測四顆 GPS 衛星以上，方可透過最小二乘法 （least-squares）估計每個 epoch 的三維坐標以及低軌衛星時錶差。 動態法定軌的精度取決於低軌衛星所接收到 GPS 衛星顆數的幾何分布、觀測品 質的好壞以及高取樣率 GPS 時錶改正精度的好壞（Byun and Schutz, 2001）。因此若 觀測量太少或品質不佳，可能造成某些時刻無法解算出軌道位置，與力學方法的減 動力定軌求得的完整軌道有很大的不同。然而動態法定軌由於直接將接收儀瞬時觀 測量帶入演算法，不加入任何的力學模式吸收重力場效應，因此可以真實反映出地 球重力場的變化，適合後續相關於地球物理之研究（曾子榜，2006）。

第三章 福衛三號近即時定軌程序

低軌衛星精密定軌以時序而言，可分為近即時定軌與後處理定軌。而不論是近 即時定軌或是後處理定軌，都包含兩大程序：GPS 處理程序與低軌衛星定軌處理程 序。其中 GPS 處理程序是藉由分析 IGS 地面測站觀測資料，以求解測站坐標位置與 其上空之對流層資訊，進而解算 GPS 軌道與 GPS 時錶偏差；而低軌衛星定軌處理 程序則是利用衛星追蹤衛星技術，以 GPS 電碼及相位觀測資料解算低軌衛星軌道。

後處理定軌一般可省略 GPS 處理程序，主要原因是藉由 CODE（Center for Orbit Determination in Europe）或是 IGS（International GNSS Service）等國際機構，穩定 提供後處理定軌所須的 GPS 相關資料，其資料精度與發布速度皆可滿足後處理定軌 需求，因此可取代 GPS 處理程序。然而在近即時定軌時序中，不論是 CODE 或是 IGS 所提供的 GPS 相關資料，其資料精度與資料種類皆無法完全滿足近即時定軌之 需求，因此 GPS 處理程序在近即時定軌時序中有絕對的必要性。 在近即時定軌時序中的 GPS 處理程序，至少須取得 25 個 IGS 地面測站的近即 時觀測資料（Bock et al., 2009），才能解算出符合精度需求的 GPS 相關資料。本研 究在目前無法取得足夠的 IGS 地面測站近即時觀測資料的狀態下，將著重於探討近 即時低軌衛星定軌處理程序，而未探討的 GPS 處理程序的部份，則藉由 CODE 提 供近即時定軌所須的 GPS 相關資料以取代 GPS 處理程序。 3-1 近即時定軌之資料說明 針對福衛三號近即時定軌處理程序，所須具備的基本資料包含有：GPS 星曆資 料、GPS 時錶改正資料、地球自轉參數資料、以及福衛三號的精密定軌 GPS 觀測資 料與衛星姿態角資料。

本研究之 GPS 星曆資料及 GPS 時錶改正資料由 CODE 單位提供。在零次差分 定軌中，GPS 星曆資料、GPS 時錶改正資料與地球自轉參數資料必須保持高度相關， 意即必須採用由同一單位發布的資料（Dach et al., 2007）。由於近即時定軌之需要， 本研究採用由 CODE 所發布之 Ultra-rapid 等級的 GPS 星曆資料與地球自轉參數資 料，而 GPS 時錶改正資料由於 CODE 僅提供 Rapid 與 Final 等級，因此 GPS 時錶改 正資料是由 Ultra-rapid GPS 星曆資料中萃取而得。

CODE Ultra-rapid GPS 星曆資料如圖 3-1 所示，是由觀測（observed）及預估 （predicted）兩部分所組成，資料內容總共為 48 小時。第 1~22 行為檔頭，主要說 明星曆版本、起始時間、資料筆數與時間間距、座標系統、提供單位、衛星編號等， 其中在第 20 行與第 21 行記錄起始時間以及觀測部分與預估部份的時間長度，而在 第 23 行以後才是時間與星曆內容。目前軌道精度約為 10 公分，每日約更新八次。

CODE Ultra-rapid 地球自轉參數資料是根據 Ultra-rapid GPS 星曆資料解算而 得，因此資料的更新速率與星曆資料同步。圖 3-2 為 CODE Ultra-rapid 地球自轉參 數資料，使用 Bernese 5.0 軟體時此資料格式將被視為外部地球自轉參數資料格式， 因此必須透過「POLUPD」程式進行格式轉換後如圖 3-3 方可載入使用。兩者差異 在於時間系統與數值單位的表達方式不同。 在近即時定軌時序中，福衛三號的精密定軌 GPS 觀測資料與衛星姿態角資料， 是以 0.5 至 4 小時不等的資料內容作為近即時的分割檔釋出，且兩份資料的內容是 採同步分割的方式。然而目前並無固定分割資料內容的時間點，因此各個分割檔也 無固定的釋出時間。根據下載資料的內容與釋出時間統計，福衛三號的 GPS 觀測資 料與衛星姿態角資料，大約延遲 15 至 40 分鐘不等的時間釋出近即時的分割檔資料。 而其中每日的第一筆分割檔資料內容，將包含前一日與當日幾個小時的跨日資料， 甚至是只有前一日的資料。

圖 3-1 發布於 2010 年第 140 天的 CODE Ultra-rapid GPS 星曆資料範例

圖 3-2 發布於 2010 年第 140 天的 CODE Ultra-rapid 地球自轉參數資料範例

3-2 近即時定軌之處理程序 近即時定軌時序中每筆GPS觀測資料分割檔都將相對應求解出每筆近即時軌 道，然而若僅使用單筆GPS觀測資料分割檔進行近即時定軌，則軌道精度易參差不 齊，其理由為觀測資料過少僅 0.5 到 4 小時不等，將使得解算近即時軌道之弧長過 短。一般建議近即時定軌中，軌道弧長以不小於 6 小時且不超過 12 小時為原則 （UCAR, http://tacc.cwb.gov.tw/cdaac/doc/documents/pod.pdf）。因此在本研究中近即 時定軌取用 6 小時作為軌道弧長，並且合併前幾筆GPS觀測資料分割檔使滿足 6 小 時觀測量。 在進行近即時定軌處理程序前，針對每筆 GPS 觀測資料分割檔的內容皆不相同 且不固定，因此必須在每次近即時定軌解算前重新設定 Bernese 5.0 軟體中的 SESSION.SES 檔案。如圖 3-4 以 2010 年第 140 天 FM1 的第一筆資料設定為例，在 SESSION IDENTIFIER 欄位根據分割檔的分割編號編輯以定義 SESSION 的名稱， 例如第一筆編輯為「140A」，若為第二筆則編輯為「140B」，以此類推，其中 140 為 Day of Year 的設定。接著在 START EPOCH 與 END EPOCH 欄位則根據分割檔的 觀測內容編輯該 SESSION 所對應的起迄時間，欄位「yyyy mm dd」表示年月日、 欄位「hh mm ss」表示時分秒。在本研究中以觀測內容的結束時間作為 SESSION 的 結束時間，並取觀測內容結束時間往前推算共 6 個小時的時間點作為 SESSION 的 起始時間，以取 6 小時作為近即時軌道的軌道弧長。並根據 Bernese 5.0 軟體 「GPSEST」程式中的操作設定，將 SESSION 的起迄時間向前微調，使 SESSION 的起迄時間與時間長度皆滿足為 9 分鐘的倍數。

本研究針對福衛三號近即時之定軌處理程序，將於以下詳細說明於 Bernese 5.0 軟體中的操作流程與步驟，以及主要輸入檔案與輸出檔案。處理程序中將包含專門 為本研究而以 shell script 自行撰寫之程式，必須配合 Bernese 5.0 軟體使用。為與 Bernese 5.0 之程式作區別，本研究中自行撰寫之程式名稱將以下標線表示。 福衛三號近即時之精密定軌處理程序，為採用 GPS 相位資料以無電離層線性組 合 L3 之零次差分減動力法求解福衛三號之近即時軌道。表 3-1 為解算軌道時所使用 之參數設定，圖 3-5 為零次差分減動力法解算福衛三號近即時軌道之流程圖。以下 說明零次差分減動力法解算福衛三號近即時軌道之步驟： 步驟一，GPS 觀測資料處理： 1. FMFILE：將已下載的福衛三號精密定軌 GPS 觀測資料分割檔及衛星姿態角資 料分割檔重新命名，以符合 Bernese 5.0 檔案命名原則。另外，由於 Bernese 5.0 軟體並無程式提供福衛三號衛星姿態角資料分割檔的合 併，因此將衛星姿態角資料分割檔於此程式中合併並且刪除無法讀 取的內容。 輸入檔案：GPS 觀測資料分割檔（podObs_YYYY.DDD.LLL.NN.TT_rnx）。 衛星姿態角資料（leoAtt_YYYY.DDD.LLL.NN_txt）。 輸出檔案：GPS 觀測資料分割檔（副檔名.yyO）。 衛星姿態角資料（副檔名.ATT）。 2. CCRINEXO：將 GPS 觀測資料分割檔進行合併。由於福衛三號在六顆衛星上均 酬載有高精度的 GPS 雙頻接收儀 POD+X 天線與 POD-X 天線， 因此針對 POD+X 與 POD-X 的 GPS 觀測資料分割檔各進行一次 合併動作。 輸入檔案：GPS 觀測資料分割檔。

3. PODFILE：依據 POD+X 及 POD-X 的 GPS 觀測資料內容大小，挑選其中資料 量較大的合併檔案作為研究使用，並且刪除資料量較小的合併檔案。 輸入檔案：GPS 觀測資料合併檔。

4. RXOBV3：將 RINEX 標準格式 GPS 觀測資料轉換成 Bernese 5.0 軟體自訂格式， 並將 GPS 觀測資料分為電碼觀測量及相位觀測量之檔頭與資料檔。 輸入檔案：GPS 觀測資料合併檔。 輸出檔案：Bernese 5.0 軟體自訂格式之觀測資料檔，包含電碼觀測資料檔頭（副 檔名.CZH）、電碼觀測資料量（副檔名.CZO）、相位觀測資料檔頭（副 檔名.PZH）、相位觀測資料量（副檔名.PZO）。 步驟二，建立 GPS 衛星標準軌道： 1. GPSFILE：將已下載的 Ultra-rapid GPS 星曆與地球自轉參數重新命名。 輸入檔案：GPS 星暦（COD_U.EPH）。 地球自轉參數資料（COD_U.EPR）。 輸出檔案：GPS 星暦（CODyyddds.EPH）。 地球自轉參數（CODyyddds.IEP）。 2. POLUPD：地球自轉參數格式轉換，將 CODE 所發布之地球自轉參數轉換成 Bernese 5.0 軟體自訂格式。 輸入檔案：地球自轉參數（副檔名.IEP）。 輸出檔案：Bernese 5.0 軟體自訂之地球自轉參數格式（副檔名.ERP）

3. CPERP：複製並命名 Bernese 5.0 軟體自訂格式之地球自轉參數。（由於 Bernese 5.0 軟體程式設定，造成星曆檔必須與地球自轉參數相同命名方能使 用，因此事先複製成之後會使用到的名稱。）

4. PRETAB：將 Ultra-rapid GPS 星曆格式轉換成 Bernese 5.0 軟體自訂的表列格式， 並且萃取出 GPS 時錶改正資料。 輸入檔案：GPS 星暦、地球自轉參數。 輸出檔案：GPS 時錶改正（副檔名.CLK）。 5. ORBGEN：建立 GPS 衛星軌道。配合地球自轉參數、章動參數、地球固體潮、 海潮、地位係數等，建立 Bernese 軟體自訂之標準軌道格式。 輸入檔案：GPS 星暦、地球自轉參數。 輸出檔案：GPS 標準軌道（副檔名.STD）。 步驟三，以電碼觀測量建立福衛三號先驗軌道： 1. CODSPP：以電碼觀測量進行單點定位，求解概略之福衛三號軌道坐標。 輸入檔案：GPS 標準軌道、GPS 時錶改正、地球自轉參數。電碼觀測資料檔頭。 輸出檔案：福衛三號動態軌道（副檔名.KIN）。 2. KINPRE：將福衛三號動態軌道坐標轉換成福衛三號星曆格式。 輸入檔案：福衛三號動態軌道。GPS 時錶改正。 輸出檔案：福衛三號星曆（副檔名.EPH）。 3. ORBGEN：建立福衛三號先驗軌道。由福衛三號星曆建立於 Bernese 5.0 軟體自 訂之標準軌道格式，以作為福衛三號之先驗軌道。 輸入檔案：福衛三號星暦。地球自轉參數。 輸出檔案：福衛三號標準軌道（副檔名.STD）。輻射壓參數（副檔名.RPR） 步驟四，以相位觀測量求解福衛三號減動力軌道： 1. CODSPP：以電碼觀測量將福衛三號時錶與 GPS 時錶同步，估計福衛三號接收 儀時錶差並存入 GPS 相位觀測資料中。

輸入檔案：GPS 標準軌道、GPS 時錶改正、地球自轉參數。電碼觀測資料檔頭。 福衛三號標準軌道。福衛三號姿態角資料。 2. MAUPRP：GPS 相位觀測量預處理。檢查相位資料品質並標示粗差，進行周波 脫落偵測與補償。 輸入檔案：GPS 標準軌道、GPS 時錶改正、地球自轉參數。相位觀測資料檔頭。 福衛三號標準軌道。福衛三號姿態角資料。 3. GPSEST：參數估計。求解福衛三號減動力軌道元素及其速度分量。 輸入檔案：GPS 標準軌道、GPS 時錶改正、地球自轉參數。相位觀測資料檔頭。 福衛三號標準軌道。福衛三號姿態角資料。輻射壓參數。 輸出檔案：福衛三號軌道元素檔（副檔名.ELE）。 4. ORBGEN：將福衛三號的減動力軌道元素及其速度分量進行積分，建立為 Bernese 5.0 軟體自訂之標準軌道格式的福衛三號減動力軌道。 輸入檔案：福衛三號軌道元素檔。地球自轉參數。 輸出檔案：福衛三號標準軌道（副檔名.STD）。 5. STDPRE：將標準軌道格式之福衛三號減動力軌道轉換成星曆格式。 輸入檔案：福衛三號標準軌道。地球自轉參數。 輸出檔案：福衛三號星曆（副檔名.EPH）。 6. ORBGEN：建立 Bernese 5.0 軟體自訂之標準軌道格式並萃取出輻射壓參數，以 作為迭代計算時的先驗軌道。 輸入檔案：福衛三號星曆。地球自轉參數。 輸出檔案：福衛三號標準軌道（副檔名.STD）。輻射壓參數（副檔名.RPR）。

步驟五，進行迭代求解最終福衛三號減動力軌道：

1. RXOBV3：重新將 RINEX 標準格式的 GPS 觀測資料轉換成 Bernese 5.0 軟體自 訂之格式，並將 GPS 觀測資料分為電碼觀測量及相位觀測量之檔頭 與資料檔，以進行迭代。 輸入檔案：GPS 觀測資料合併檔。 輸出檔案： Bernese 5.0 軟體自訂格式之觀測資料檔，包含電碼觀測資料檔頭（副 檔名.CZH）、電碼觀測資料量（副檔名.CZO）、相位觀測資料檔頭（副 檔名.PZH）、相位觀測資料量（副檔名.PZO）。 2. 進行迭代：重覆步驟四 CODSPP、MAUPRP、GPSEST、ORBGEN、STDPRE。 表 3-1 零次差分減動力法求解福衛三號近即時軌道之一般參數檔案與設定 參考橢球 ae = 6378137.000m 1/f = 298.2572221 GM 398600.4415km3/s2 光速 299792458.0ms-1 一般常數（包含以上項目） CONST 大地基準資訊 DATUM 行星星曆 JPL DE200 潤秒資訊 GPSUTC 海潮 OT_CSRC.TID 半日潮資訊 IERS2000.SUB 章動模式 IAU2000.NUT 地位係數 JGM3 (for GPS) GGM02S (for COSMIC) 衛星資訊 SATELLIT.I01 衛星健康資訊 SAT_yyyy.CRX（yyyy:西元年份） 接收儀資訊 RECEIVER. 天線相位中心資訊 PHAS_COD.I01 SINEX 檔頭資訊 SINEX IONEX 檔頭資訊 IONEX

圖 3-5 零次差分減動力法求解福衛三號近即時軌道流程圖 STDPRE ORBGEN ORBGEN GPSEST MAUPRP CODSPP RXOBV3 ORBGEN PRETAB CPERP POLUPD GPSFILE 先驗軌道。 建立福衛三號 步驟三：以電碼觀測量 福衛三號減動力軌道。 步驟四：以相位觀測量求解 福衛三號減動力軌道。 步驟五：進行迭代，求解最終 步驟二：建立 GPS 衛星軌道。 步驟一： GPS 觀測資料處理。 RXOBV3 PODFILE CCRINEXO CCRINEXO FMFILE ORBGEN CODSPP KINPRE

第四章 福衛三號自動化處理系統

在近即時定軌時序中，一般要求在觀測資料釋出後的兩個小時內必須完成軌道 解算，因此為了符合近即時定軌的時效性，發展自動化處理系統是近即時定軌程序 中不可或缺的重要設備。本研究主要考量目前國內針對衛星計畫，並無獨立自主之 自動化處理系統，因此藉由福衛三號作為研究對象，嘗試研發針對福衛三號近即時 定軌程序的自動化處理系統，以提供未來國內發展自主衛星任務之參考基礎架構。 考量衛星定軌所須之電腦處理效能與硬體設備，本研究將自動化處理系統建置 於 Linux 系統之叢集電腦（PC Cluster）的工作環境下，計算端共配置 16 個計算節 點可供平行處理運算。配合定軌研究使用的 Bernese 5.0 軟體之自動化處理（Bernese Processing Engine, BPE），採用佇列排程控管軟體 PBS（Portable Batch System）與 Linux 作業系統之例行性工作排程，以實現福衛三號近即時定軌自動化處理系統。 福衛三號近即時定軌程序的自動化處理系統之流程架構如圖 4-1，運作概念是 以例行性工作排程於指定時間啟動自動執行，並將欲執行之近即時定軌解算工作交 由佇列排程控管軟體分配計算資源，使各解算工作可獨立且進行平行運作。以下各 節則分別針對自動化處理系統中的主要軟體的功能進行說明，包含 Bernese 5.0 軟體 之自動化處理 BPE、佇列排程控管軟體 PBS、以及 Linux 作業系統之例行性工作排 程。

圖 4-1 福衛三號近即時定軌之自動化處理系統流程圖 執行 RUNBPE_RTFM.pl （以 perl 語言撰寫之執行檔，依序執行 wgetFILE_RT.sh、 ARCTIME.sh 以及 PBS_RTFM.sh。） 執行 Bernese 5.0 BPE （以 Bernese 5.0 BPE 執行福衛三號近即時定軌處理程序。） 執行例行性工作排程 （作業系統於指定時間執行排定之工作項目： RUNBPE_RTFM.pl。） 以 PBS 執行 PBS_RTFM.sh （將福衛三號的近即時定軌工作交由 計算節點平行處理，並根據 PBS script 的內容執行 Bernese 5.0 BPE。） 執行 ARCTIME.sh （針對近即時定軌處理程序進行前置編輯作業： 編輯 Bernese 5.0 中的 SESSION 檔案、 PCF 變數以及 PBS_RTFM.sh。） 執行 wgetFILE_RT.sh （執行下載資料的工作：星曆資料、地球自轉參數 資料、GPS 觀測資料、衛星姿態角資料。）

4-1 自動化處理 BPE

定軌研究所使用的 Bernese 5.0 軟體中，提供接續執行各程式的自動化處理 BPE 功能，使用者可以直接於 Bernese 5.0 軟體選單選項 BPE 中編輯相關內容，這是在 Bernese 4.2 以前的版本中所沒有的重要功能。使用 BPE 自動化處理執行各程式，必 須事先編輯 CPU 檔案與 PCF（Process Control Files）檔案，以及欲執行之各程式的 參數內容等之設定。

在 CPU 檔案中，編輯 Maxj 欄位以設定執行 BPE 時所能允許的最大工作數量。 在本研究的建置環境中計算端目前共有 16 個計算節點提供運作，因此最多可同時進 行 16 項工作，滿足同時進行福衛三號六枚衛星近即時軌道解算的需求。而 PCF 檔 案顧名思義即是程序控制檔案，編輯所欲執行的各程式名稱以及儲存其參數內容設 定的資料夾，並且賦予 PID（Process Identifier）代碼，以 PID 控制各程式的執行次 序。透過 BPE 執行各程式時所欲使用的變數以及其所代表的數值或內容，也必須於 PCF 檔案中編輯。圖 4-2(a)為 PCF 的執行程序部分，其中 PID 欄位為執行代碼、 SCRIPT 欄位為程式名稱、OPT_DIR 欄位為儲存設定的資料夾名稱、WAIT FOR 欄 位為前處理程式的執行代碼，另外圖 4-2(b)為 PCF 的變數部份，其中 VARIABLE 欄位為變數名稱、DESCRIPTION 為描述變數意義、DEFAULT 為變數內容。

欲執行 BPE 可以透過 Bernese 5.0 軟體選單執行，或是透過 runBPE 程式直接以 文字指令執行。本研究建置自動化處理系統，即是利用文字指令直接執行，以文字 指令執行 runBPE 程式必須同時賦予欲執行的 YEAR、SESSION、PCF、CAMPAIGN 的內容。以執行 2010 年第 140 天 FM1 的第一筆資料為例，執行自動化處理 BPE 的 文字指令包含程式路徑為「/GPSUSER/SCRIPT/runBPE 2010 140A RTFM RTFM1」， 其中 RTFM 為本研究針對福衛三號近即時定軌所編輯的 PCF 檔名，RTFM1 則為處 理 FM1 的 CAMPAIGN。其他相關詳細操作，可參考 Bernese 5.0 軟體操作手冊－User

圖 4-2(a) Bernese 5.0 軟體 PCF 檔案－編輯執行程序

4-2 佇列排程控管軟體 PBS 為使衛星定軌之工作能夠平行處理運算，意即針對福衛三號六枚衛星能夠滿足 同時進行定軌解算而不互相影響或佔用系統伺服端資源，因此必須使用排程軟體以 分配欲執行之工作至計算端各計算節點進行工作。而在本研究中採用佇列排程控管 軟體 PBS 以執行工作的分配與管理。 佇列排程控管軟體 PBS 為一高效能負載管理的軟體，是採用 Linux 叢集的批次 排程（Batch Queuing）技術，提供叢集系統之工作排程及負載管理。本研究中採用 開放版本的 PBS 軟體，其適合用於較小型、低成本的運作平台，可至多管理計算端 共 32 個計算節點以及佇列數百個欲執行之工作。欲執行工作的分配與管理，PBS 軟體提供以文字指令的方式進行工作提交（submit）、監督（monitor）、修改（modify） 和刪除（delete）等的動作。PBS 相關指令以表 4-1（Jones, 2004）簡略說明。

表 4-1 PBS 指令與用途（Jones, 2004） 指令（Command） 用途（Purpose）

qsub Submit a job

qstat Status job, queue, server qalter Alter a job's attributes qdel Delete a job

qhold Place a hold on a job to keep it from being scheduled for running qmove Move a job to a different queue or server

qmsg Append a message to the output of an executing job qrerun Terminate an executing job and return it to a queue qrls Remove a hold from a job

qselect Obtain a list of jobs that met certain criteria qsig Send a signal to an executing job

本研究採用 PBS 軟體的目的在於針對福衛三號定軌工作進行資源分配與管 理，因此最重要的功能在於提交工作。將欲執行之工作以 PBS 分配至計算端執行， 意即進行提交工作，其執行指令為「qsub」。執行指令時，可同時將相關提交參數直 接鍵入命令列上執行，或是將相關提交參數編輯為 PBS script 而透過提交 PBS script 以執行工作，針對提交工作可配合使用的相關參數以表 4-2（Jones, 2004）呈列。 以執行 Bernese 5.0 軟體解算 2010 年第 140 天 FM1 的第一筆資料為例，將提交 工作的相關參數編輯於 PBS script 中如圖 4-3 所示，第 1 行宣告這個 script 使用的 shell 名稱，第 3-9 行編輯提交參數，其中包含有工作輸出檔、名稱、SHELL 檔、計算端 資源分配等資訊，以及第 11 行最重要欲執行的工作內容。執行 PBS 的文字指令包 含路徑為「qsub /GPSUSER/SCRIPT/PBS_RTFM.sh」，其中 qsub 為提交工作的指令， 而路徑下的 PBS_RTFM.sh 則為配合此工作而編輯的 PBS script。

表 4-2 PBS 提交參數與功能（Jones, 2004） 參數（option） 功能（function）

-A account_string Specifying a local account -a date_time Deferring execution

-c interval Specifying job checkpoint interval -e path Redirecting output and error files -h Holding a job (delaying execution)

-I Interactive-batch jobs -j join Merging output and error files

-k keep Retaining output and error files on execution host -l resources_list

-l resc=resc_spec -l nodes=node_spec

PBS System Resources

Single-Node Conditional Requests Running Multi-node Jobs

-M user_list Setting e-mail recipient list -m MailOptions Specifying e-mail notification -N name Specifying a job name

-o path Redirecting output and error files -p priority Setting a job’s priority

-q destination Specifying Queue and/or Server -r value Marking a job as “rerunnable” or not -S path_list Specifying which shell to use

-u user_list Specifying job user ID

-V Exporting environment variables -v variable_list Expanding environment variables -W depend=list Specifying Job Dependencies -W group_list=list Specifying job group ID -W stagein=list Input/Output File Staging -W stageout=list Input/Output File Staging

-W cred=dce Running PBS in a DCE Environment -W block=opt Requesting qsub Wait for Job Completion -W pwd=’passwd’ Running PBS in a DCE Environment -W umask=nnn Changing Job umask

4-3 作業系統之工作排程 本研究欲建立福衛三號之近即時定軌自動化處理系統，除了使用 Bernese 5.0 軟 體的 BPE 功能以執行解算程序，並透過 PBS 分配執行工作，另外還必須配合電腦 作業系統所提供之例行性工作排程以實現自動化作業，其中包含資料下載的自動化 與啟動 Bernese 軟體的自動化。 Linux 工作排程的種類包含一次性工作排程與例行性工作排程。一次性工作排 程在指定的時間點執行指定的某件工作後即從系統排程中移除；而例行性工作排程 則會持續的在指定的時間點執行指定的某件工作。因此本研究使用例行性工作排程 以進行福衛三號的近即時定軌自動化處理系統之相關工作。Linux 系統中預設有相 當多的例行性工作，因此例行性工作排程的系統服務是預設啟動的，且由於系統服 務的最低偵測限制是分鐘，意即系統會每分鐘偵測例行性工作排程內容，因此當使 用者編輯完例行性工作排程檔案後，系統便會依據例行性工作排程檔案的內容而自 動於指定時間點執行指定的某件工作。 在例行性工作排程檔案中，每項工作的格式是以五個時間參數以及一個執行指 令所組成如圖 4-4。安排工作排程之前可配合工作環境先宣告路徑（PATH=）與 shell 名稱（SHELL=）。而工作排程中的五個時間參數依序分別為：分鐘、小時、日期、 月份、週，各時間參數的設定範圍如表 4-3（蔡德明，2006）所示，其中週的部份 0 與 7 皆表示星期日。另外與時間參數搭配使用的輔助字符如表 4-4（蔡德明，2006） 所示。 圖 4-4 例行性工作排程執行福衛三號近即時定軌

表 4-3 例行性工作排程之時間參數與設定範圍（蔡德明，2006） 時間參數 分鐘 小時 日期 月份 週 設定範圍 0-59 0-23 1-31 1-12 0-7 表 4-4 例行性工作排程之時間參數搭配使用的輔助字符（蔡德明，2006） 輔助字符 代表意義 * 任何時刻，如每月每日。 , 分隔時段，如 15 分與 45 分（15,45）。 - 一段時間範圍內，如 8 時到 12 時（8-12）。 /n 每隔 n 單位間隔，如每 5 分鐘（*/5）。 本研究中針對福衛三號近即時定軌之自動化處理，分別以 shell script 撰寫下載 資料的執行檔，定軌處理程序前置編輯作業的執行檔，以及執行工作平行處理運算 的 PBS 執行檔，並以 perl 語言整合以上所述之執行檔，配合例行性工作排程在每小 時的 0 分與 30 分執行此 perl 執行檔，以自動化執行福衛三號近即時定軌工作。 4-4 近即時軌道時序成果 福衛三號近即時定軌於時序方面的表現，其軌道延遲解算的時間主要由例行性 工作排程所決定。意即近即時定軌的工作排程若安排為每小時執行一次，自取得 GPS 觀測資料起算，軌道延遲解算的時間最長將為一小時。而本研究目前將近即時定軌 的工作排程設定為每半小時執行一次，因此軌道延遲時間最長將為半小時。未來若 引入地面 IGS 測站進行 GPS 處理程序時，可視地面處理程序調整工作排程之效率， 減少延遲解算時間以符合近即時定軌之時效要求。 以目前近即時定軌的整體時序成果而言，每筆 GPS 觀測資料分割檔的延遲釋出 時間大約為 15 至 40 分鐘左右，而取得觀測資料後因工作排程設定導致的延遲解算 時間至多為半小時，因此近即時定軌成果的整體時序表現將延遲一小時左右。圖

4-5(a)~(e)分別為 FM1~FM6 在 2010 年第 140 天各筆近即時觀測資料與近即時軌道 時序圖，其中 FM3 當日並無觀測資料。圖 4-5 中「obs. data」表示每筆 GPS 觀測資 料的內容時間、「release delay」表示該筆觀測資料的最後內容時間至資料釋出的延 遲釋出時間，而「orbit comp.」表示每筆軌道自取得觀測資料至完成解算的延遲解 算時間。當每筆的「obs. data」在時間序列中出現不連續的現象時，表示觀測資料 有缺漏，例如 FM1 140G session、FM2 140F session、FM2 140J session、FM5 140F session 與 FM5 140J session。近即時定軌由於取用的軌道弧長較短，當觀測資料有 缺漏時容易導致軌道定軌精度不佳，詳見第五章。

圖 4-5(a) 2010 年第 140 天 FM1 各筆近即時觀測資料與近即時軌道之時序圖

圖 4-5(c) 2010 年第 140 天 FM4 各筆近即時觀測資料與近即時軌道之時序圖

圖 4-5(d) 2010 年第 140 天 FM5 各筆近即時觀測資料與近即時軌道之時序圖

第五章 福衛三號近即時定軌精度分析

本研究針對福衛三號自動化定軌所解算之近即時減動力軌道（NCTU NRT），將 在本章各節中分別以三種不同的軌道比較方式進行近即時定軌精度分析：近即時減 動力軌道重疊較差（NCTU NRT overlap）、近即時減動力軌道與後處理減動力軌道 較差（NCTU NRT vs. NCTU PP）、NCTU 近即時減動力軌道與 UCAR 近即時減動力 軌道較差（NCTU NRT vs. UCAR NRT）。 所謂軌道比較，指的是將兩軌道間於相同時刻所解算出的軌道位置進行空間上 位置差異的比較，並藉由統計方法呈現兩軌道之間的相關性。以下各節中將呈現近 即時減動力軌道在軌道比較中的差異統計表與差異圖，其中差異統計表將以各筆近 即時減動力軌道在軌道比較中分別於徑向（radial）、沿軌道方向（along-track）與跨 軌道方向（cross-track）分量之平均值（MEAN）、標準差（STDEV）與均方根（RMS） 來表現，而差異圖中則藉由時間序列來表現各筆近即時減動力軌道在軌道比較上分 別於徑向、沿軌道方向與跨軌道方向分量之位置差異（difference）。 實驗採用 2010 年第 140 天各筆近即時減動力軌道進行分析，福衛三號各枚衛星 於當日所解算之近即時減動力軌道數量如表 5-1 所示，軌道數量可參考圖 4-5(a)~(e) 之 GPS session，其中 FM3 於 2010 年第 140 天無觀測資料釋出，故不納入本章各節 近即時定軌精度分析的討論中。 表 5-1 2010 年第 140 天近即時減動力軌道數量統計表 F3/C 近即時減動力軌道數量 FM1 12（140A…140L） FM2 16（140A…140P） FM4 11（140A…140K） FM5 14（140A…140N） FM6 10（140A…140J）

5-1 近即時減動力軌道重疊之差異

福衛三號由於並無加裝 SLR（Satellite Laser Ranging），因此無法利用地面控制 點進行外部精度檢核，故採用軌道重疊的方式進行內部精度的評估。針對福衛三號 近即時減動力軌道的軌道重疊差異，本研究採用與 UCAR 相同的評估方式作為檢核 依據，即在福衛三號近即時定軌處理程序中，使每筆近即時減動力軌道在最後輸出 時，根據該筆觀測資料內容的起始時間向前推算約 100 分鐘作為近即時減動力軌道 的起始時間，並以該筆觀測資料內容的結束時間作為近即時減動力軌道的結束時 間，使得前後筆近即時減動力軌道之間約有 100 分鐘的軌道重疊部分，以作為後筆 近即時減動力軌道的內部精度評估。 本研究以福衛三號在 2010 年第 140 天的各筆近即時觀測資料進行實驗，近即時 減動力軌道重疊較差數量如表 5-2 所示，其中各枚衛星於當日的 140A session 未與 前筆近即時減動力軌道進行軌道重疊較差，因此不納入本節討論中；另外 FM2 於當 日的 140F session 與 140J session 未與前筆近即時減動力軌道有重疊的部份，因此無 法進行軌道重疊較差。表 5-3 為 2010 年第 140 天近即時減動力軌道重疊分別於徑 向、沿軌道方向與跨軌道方向分量之差異統計表，呈現目前近即時減動力軌道的內 部精度分別在徑向、沿軌道方向與跨軌道方向分量於 FM1 為 0.191m、0.216m、 0.150m；於 FM2 為 1.096m、0.592m、0.477m；於 FM4 為 0.189m、0.176m、0.225m； 於 FM5 為 0.359m、0.316m、0.328m；於 FM6 為 0.112m、0.191m、0.190m。 表 5-2 2010 年第 140 天近即時減動力軌道重疊較差數量統計表 F3/C 軌道較差數量 FM1 11（140B…140L） FM2 13（140B…140P, 其中未包含 140F 與 140J） FM4 10（140B…140K） FM5 13（140B…140N） FM6 9（140B…140J）

表 5-3 2010 年第 140 天近即時減動力軌道重疊之差異統計表 F3/C MEAN(m) (radial/along/cross) STDEV(m) (radial/along/cross) RMS(m) (radial/along/cross) FM1 -0.021/-0.069/0.037 0.190/0.204/0.146 0.191/0.216/0.150 FM2 -0.049/-0.041/0.028 1.095/0.591/0.476 1.096/0.592/0.477 FM4 -0.041/-0.039/0.088 0.185/0.172/0.206 0.189/0.176/0.225 FM5 0.140/-0.027/0.001 0.331/0.315/0.328 0.359/0.316/0.328 FM6 -0.015/-0.057/0.019 0.111/0.182/0.189 0.112/0.191/0.190 成果較佳的 FM1、FM4、FM6 其三維精度僅約為 20 公分，整體內部精度表現 仍有改善空間。近即時減動力定軌是利用前後筆近即時減動力軌道的軌道重疊部分 進行內部精度評估，然而在解算過程中所使用的 CODE Ultra-rapid GPS 星曆於觀測 （observed）及預估（predicted）部分的比例皆不相同，直接影響每筆近即時減動力 軌道的精度表現，導致前後筆近即時減動力軌道進行軌道重疊內部精度評估時，增 加了 GPS 星曆誤差不同的因素而影響內部精度的評估。另外計算軌道的前後其周波 未定值的解尚不穩定（曾子榜，2006），因此容易產生邊界效應，然而前後筆近即時 軌道的重疊部分僅約 100 分鐘，重疊部份已甚短不適合再刪除重疊部份的前後端。 倘若能使福衛三號的兩精密定軌接收儀天線接收品質趨於一致，以兩天線各自的近 即時減動力軌道成果互相檢核，排除前後筆近即時減動力軌道於定軌時所採用 GPS 星曆資料不同的情況或是邊界效應的問題，相信更能增加內部精度的可靠度。 影響軌道重疊差異的另一項主要原因應來自於福衛三號的姿態問題。姿態角觀 測品質的好壞將高度影響軌道重疊的內部精度評估，在沒有姿態角觀測資料或是姿 態角觀測資料異常的情況下將導致其軌道重疊的差異量較大（Hwang et al., 2008）。 當姿態角觀測資料跳動劇烈的時段，所解算出的軌道差異量越大，差異量甚至可超 出 50cm 以上（沈逸晴，2008）。而本研究中軌道重疊內部精度較差的 FM2 與 FM5， 其中有少數時段其軌道差異量較大，推測其可能是該時段內的姿態角觀測品質不 好，導致軌道重疊的內部精度表現不佳。

UCAR所解算的近即時軌道是以軌道重疊的內部精度作為近即時軌道解算成功 與否的判斷依據。倘若前後筆近即時軌道的軌道重疊於 3D RMS差異大於 5m，則視 後筆近即時軌道為解算失敗，此時將不輸出近即時軌道的解算成果；若是前後筆近 即時軌道的軌道重疊於 3D RMS差異小於 5m或者是無前筆近即時軌道進行軌道重 疊評估，則視後筆近即時軌道為解算成功，此時將輸出近即時軌道的解算成果。 UCAR目前所輸出的近即時軌道其軌道重疊內部精度的整體表現於 3D RMS平均小 於 15cm（UCAR, http://tacc.cwb.gov.tw/cdaac/doc/documents/pod.pdf）。 本研究同樣藉由近即時減動力軌道重疊的內部精度作為近即時軌道解算成功與 否的判斷依據，並以近即時減動力軌道的定軌成功率來量化研究成果，其中定軌成 功率定義為「小於軌道重疊較差評估標準的 GPS session 數目」除以「GPS session 總數」。例如以 15cm 3D RMS 作為各筆近即時軌道重疊較差評估標準，FM1 總共 11 筆的近即時減動力軌道重疊較差中有 8 筆小於 15cm 3D RMS 的評估標準，因此 FM1 在 15cm 3D RMS 的評估標準時其成功率為 8/11 即 72.7%，而 FM2 為 30.8%，FM4 為 40.0%，FM5 為 30.8%，FM6 為 55.6%。表 5-4 為 2010 年第 140 天近即時減動力 軌道之定軌成功率統計表，其中分別以 10cm 3D RMS、15cm 3D RMS、20cm 3D RMS、30cm 3D RMS、40cm 3D RMS 與 50cm 3D RMS 的評估標準來統計福衛三號 各枚衛星之定軌成功率。圖 5-1 為 2010 年第 140 天近即時減動力軌道之定軌成功率 與評估標準關係圖。 另外針對 UCAR 所解算之 2010 年第 140 天的近即時減動力軌道，本研究同樣 以定軌成功率量化其成果，其中 FM1 的 140F session 未輸出軌道因此推測其 3D RMS 差異大於 5m 而視為定軌失敗。表 5-5 為 UCAR 近即時減動力軌道重疊較差數量統 計表，表 5-6 為 2010 年第 140 天 UCAR 近即時減動力軌道之定軌成功率統計表， 圖 5-2 為 2010 年第 140 天 UCAR 近即時減動力軌道之定軌成功率與評估標準關係 圖。

表 5-7(a)~(e)分別為 FM1~FM6 在 2010 年第 140 天各時段的近即時減動力軌道 重疊分別於徑向、沿軌道方向與跨軌道方向分量之差異統計表，圖 5-3(a)~(e)分別為 FM1~FM6 在 2010 年第 140 天各時段的近即時減動力軌道重疊分別於徑向、沿軌道 方向與跨軌道方向分量之差異圖。 表 5-4 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率統計表 F3/C 近即時減動力軌道定軌成功率 10cm 3D RMS 15cm 3D RMS 20cm 3D RMS 30cm 3D RMS 40cm 3D RMS 50cm 3D RMS FM1 54.5% 72.7% 81.8% 90.9% 90.9% 100% FM2 30.8% 30.8% 61.5% 69.2% 76.9% 76.9% FM4 0% 40.0% 90.0% 90.0% 90.0% 100% FM5 23.1% 30.8% 38.5% 53.8% 76.9% 92.3% FM6 22.2% 55.6% 66.7% 88.9% 100% 100% 圖 5-1 2010 年第 140 天近即時減動力軌道定軌成功率與評估標準關係圖

表 5-5 2010 年第 140 天 UCAR 近即時減動力軌道重疊較差數量統計表 F3/C 軌道較差數量 FM1 9（140B…140L, 其中未包含 140F 與 140G） FM2 15（140B…140P） FM4 10（140B…140K） FM5 13（140B…140N） FM6 9（140B…140J） 表 5-6 2010 年第 140 天 UCAR 近即時減動力軌道定軌成功率統計表 F3/C UCAR 近即時減動力軌道定軌成功率 10cm 3D RMS 15cm 3D RMS 20cm 3D RMS 30cm 3D RMS 40cm 3D RMS 50cm 3D RMS FM1 33.3% 55.6% 55.6% 88.9% 88.9% 88.9% FM2 60.0% 66.7% 93.3% 100% 100% 100% FM4 60.0% 70.0% 90.0% 90.0% 90.0% 90.0% FM5 53.9% 69.2% 69.2% 92.3% 92.3% 100% FM6 55.6% 55.6% 66.7% 66.7% 77.8% 77.8%

表 5-7(a) 2010 年第 140 天 FM1 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 session MEAN(m) (radial/along/cross) STDEV(m) (radial/along/cross) RMS(m) (radial/along/cross) 140B 0.059/0.007/-0.115 0.037/0.020/0.069 0.069/0.021/0.134 140C -0.017/0.008/-0.037 0.041/0.048/0.023 0.044/0.048/0.044 140D 0.035/0.036/0.097 0.028/0.025/0.051 0.045/0.044/0.110 140E -0.042/-0.029/0.053 0.075/0.066/0.025 0.086/0.072/0.059 140F -0.091/-0.109/0.044 0.036/0.082/0.023 0.098/0.137/0.049 140G 0.028/-0.057/-0.052 0.007/0.016/0.005 0.029/0.059/0.052 140H 0.091/-0.499/0.198 0.356/0.269/0.253 0.368/0.567/0.321 140I 0.030/0.008/-0.038 0.121/0.067/0.065 0.125/0.068/0.075 140J -0.294/-0.079/0.171 0.240/0.151/0.087 0.379/0.171/0.192 140K 0.002/0.000/0.039 0.189/0.242/0.137 0.189/0.242/0.142 140L 0.007/-0.034/-0.031 0.117/0.162/0.154 0.117/0.165/0.157 圖 5-3(a) 2010 年第 140 天 FM1 近即時減動力軌道重疊之差異圖

表 5-7(b) 2010 年第 140 天 FM2 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 session MEAN(m) (radial/along/cross) STDEV(m) (radial/along/cross) RMS(m) (radial/along/cross) 140B -7.504/-3.831/-1.426 1.559/0.375/1.755 7.663/3.850/2.256 140C 1.003/0.292/-0.634 0.680/0.449/0.404 1.211/0.535/0.752 140D -0.096/-0.189/0.386 0.201/0.113/0.363 0.223/0.220/0.529 140F -0.032/-0.261/0.061 0.071/0.126/0.136 0.078/0.289/0.149 140G -0.092/0.353/0.638 0.232/0.577/0.205 0.250/0.676/0.670 140H 0.053/-0.022/-0.009 0.055/0.040/0.061 0.076/0.046/0.061 140J 0.083/-0.006/0.000 0.085/0.008/0.026 0.119/0.010/0.026 140K -0.281/0.038/-0.165 0.101/0.119/0.062 0.298/0.125/0.176 140L 0.156/0.014/0.111 0.062/0.062/0.153 0.168/0.064/0.189 140M -0.003/0.075/-0.021 0.038/0.028/0.061 0.039/0.080/0.065 140N -0.062/-0.038/-0.053 0.042/0.026/0.063 0.075/0.046/0.083 140O -0.072/-0.111/0.171 0.073/0.115/0.077 0.102/0.160/0.187 140P 0.055/0.107/0.142 0.061/0.044/0.199 0.082/0.116/0.244

表 5-7(c) 2010 年第 140 天 FM4 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 session MEAN(m) (radial/along/cross) STDEV(m) (radial/along/cross) RMS(m) (radial/along/cross) 140B -0.089/0.095/0.184 0.152/0.091/0.155 0.176/0.132/0.241 140C 0.074/-0.099/0.175 0.100/0.119/0.111 0.124/0.155/0.207 140D -0.450/-0.123/0.356 0.204/0.372/0.269 0.494/0.392/0.446 140E -0.122/-0.073/-0.032 0.063/0.042/0.078 0.137/0.085/0.084 140F 0.009/-0.143/0.004 0.077/0.078/0.042 0.078/0.163/0.042 140G 0.041/-0.099/-0.065 0.031/0.140/0.191 0.051/0.172/0.201 140H -0.055/0.048/0.156 0.086/0.028/0.159 0.102/0.056/0.222 140I 0.040/0.131/0.069 0.041/0.063/0.148 0.057/0.146/0.164 140J 0.116/0.032/-0.164 0.196/0.132/0.068 0.228/0.135/0.177 140K 0.086/0.018/0.191 0.073/0.028/0.229 0.113/0.034/0.298 圖 5-3(c) 2010 年第 140 天 FM4 近即時減動力軌道重疊之差異圖

表 5-7(d) 2010 年第 140 天 FM5 近即時減動力軌道重疊之差異統計表 session MEAN(m) (radial/along/cross) STDEV(m) (radial/along/cross) RMS(m) (radial/along/cross) 140B -0.170/0.174/-0.318 0.036/0.070/0.018 0.174/0.187/0.319 140C 0.006/-0.022/0.021 0.025/0.032/0.014 0.025/0.039/0.026 140D 0.209/0.041/-0.039 0.118/0.100/0.086 0.240/0.108/0.094 140E 0.485/-0.032/-0.028 0.396/0.109/0.203 0.626/0.114/0.205 140F 0.164/-0.559/-0.104 0.117/0.072/0.153 0.201/0.563/0.185 140G 0.052/0.080/0.069 0.134/0.135/0.058 0.143/0.157/0.091 140H -0.001/0.030/0.261 0.029/0.078/0.214 0.029/0.084/0.337 140I 0.024/-0.062/0.065 0.018/0.019/0.056 0.030/0.065/0.085 140J 0.769/-0.054/-0.041 0.023/0.052/0.027 0.769/0.075/0.049 140K -0.224/0.039/0.376 0.271/0.202/0.395 0.351/0.205/0.545 140L 0.041/-0.429/-0.498 0.439/0.644/0.486 0.441/0.773/0.696 140M 0.585/0.322/-0.158 0.067/0.159/0.184 0.589/0.359/0.242 140N -0.011/0.005/0.010 0.035/0.064/0.054 0.037/0.064/0.055