113 高普考普通考試 航海技術 航行設備概要 考古題詳解

核心觀念

LEOSAR 是 Low Earth Orbit Search and Rescue，即低地球軌道搜救系統，屬於 Cospas-Sarsat 國際衛星搜救系統的一部分。題目重點在於說明低軌衛星的軌道特性如何影響遇險信標的偵測等待時間、定位方法、定位精度與使用限制。

LEOSAR 衛星通常運行於近極軌道，高度約 850 公里，軌道週期約 100 至 102 分鐘。衛星相對地面高速移動，能接收 406 MHz 遇險信標訊號；地面接收站（LUT）再依訊號的都卜勒頻移變化計算信標位置。

解題方法

作答可依「軌道與週期 → 定位原理 → 求解時間 → 精度與限制」說明，並把低軌衛星移動快、覆蓋範圍小且非連續的特性，連結到定位與偵測表現。

一、衛星高度及週期

LEOSAR 衛星位於距地表約 850 公里的低地球軌道，通常採近極軌道，軌道週期約 100 至 102 分鐘。因為軌道高度低，單顆衛星一次可涵蓋的地表範圍較小；衛星需持續繞行，才能陸續通過不同區域。

LEOSAR 能提供全球涵蓋，包括高緯度及極區，但這是隨時間累積的全球涵蓋，不代表地球每一地點都能隨時被衛星看見。

二、定位方法

LEOSAR 主要以 都卜勒頻移定位法定位沒有內含 GPS 座標的 406 MHz 遇險信標。

信標發射頻率為 $f_0$。衛星接近信標時，接收頻率會提高；衛星遠離信標時，接收頻率會降低。其近似頻移關係為：

其中，$v_r$ 是衛星與信標間的徑向相對速度，$c$ 是光速。衛星通過信標上空時，LUT 接收並記錄訊號頻率隨時間的變化，再配合衛星軌道資料、通過時間與頻率曲線，反算信標位置。

都卜勒曲線在部分情況下可能形成兩個候選位置。系統可利用信標訊息中編碼的位置資料、其他可用觀測資料，或後續衛星通過所得資料，協助判別。

三、求解時間

核心觀念

差分式全球導航衛星系統（DGNSS）是在一般 GNSS 定位上加入地面參考站與差分改正資訊的定位技術。它主要考查衛星定位誤差如何估計、改正資訊如何傳送，以及使用者如何套用改正以提升定位精度。

GNSS 接收機利用多顆衛星的訊號，量測衛星至接收機的偽距，並由偽距觀測量計算位置。衛星軌道與時鐘誤差、電離層與對流層延遲、多路徑效應及接收機誤差，都會使量測偽距偏離真實幾何距離。DGNSS 的基本做法，是由已知座標的參考站比較「已知位置所預期的觀測值」與「實際量測值」，求出誤差改正量，再傳送給附近使用者接收機。

解題方法：工作原理

1. **設置參考站：**參考站架設於座標已知的位置，持續接收 GNSS 衛星訊號，並辨識可視衛星。
2. **計算各衛星的觀測誤差：**參考站以已知座標計算至各衛星的預期幾何距離，與實際量測的偽距比較，得到各衛星的偽距誤差或改正量。以偽距表示，可概念化為 $\Delta \rho_i=\rho_{i,\mathrm{預期}}-\rho_{i,\mathrm{量測}}$ 其中 $i$ 表示衛星編號；改正量的正負號依採用的訊息定義而定。
3. **傳送差分改正資訊：**參考站將衛星識別、改正數及相關品質或有效時間資訊，經無線電等通訊鏈路播送給服務範圍內的使用者。

核心觀念

本題考《海上人命安全國際公約》（SOLAS）第 III 章「救生設備與裝置」所稱的搜救定位裝置（search and rescue locating devices），重點是辨認兩種可用設備，並說明它們如何讓救援船舶或救援單位發現遇險船舶、救生艇筏或生還者：

1. 雷達搜救應答器（Radar SART，Search and Rescue Transponder）
2. AIS 搜救發射器（AIS-SART，Automatic Identification System Search and Rescue Transmitter）

依命題當年（民國 113 年）SOLAS 規定，搜救定位裝置可為雷達 SART 或 AIS-SART。這裡考的是兩者的定位原理，不是發出遇險警報或透過衛星傳送遇險訊息的 EPIRB。

解題方法

作答時先按「接收外部訊號後回應」與「自行發射位置資訊」區分兩種裝置，再交代使用的頻段或系統，以及救援船舶如何在設備上辨識目標。

一、雷達搜救應答器（Radar SART）

雷達 SART 是被動待命、受雷達詢問後應答的裝置，通常供救生艇筏或遇險船舶使用。它接收救援船舶 X 波段（9 GHz、3 cm）雷達的脈波後，會在相應頻帶掃頻發射應答訊號。

救援船舶的雷達螢幕上會出現由 SART 位置向外排列的一列亮點，通常為 12 個點；救援船接近時，回波會變強，顯示形狀也可能由點逐漸轉為弧線或圓圈。

核心觀念

AIS（Automatic Identification System，自動識別系統）透過船載設備及 VHF 資料鏈路，定期自動傳送船舶識別、航行動態及航次相關資料，供附近船舶、岸台等接收。題目要掌握 AIS 可提供的資料類別：靜態資料、動態資料、航次相關資料，以及安全相關訊息。

解題方法

依資料性質分類作答，並列出各類代表項目：