113 高普考高考三級 航海技術 航行設備 考古題詳解

核心觀念

本題考核國際 COSPAS-SARSAT 系統中最新一代的 MEOSAR（Medium Earth Orbit Search and Rescue，中軌道搜救衛星系統），屬於全球海上遇險與安全系統（GMDSS）中衛星示位發報（EPIRB／PLB／ELT）示位定位技術之核心內容。答題須掌握三大主軸：

1. 衛星星系參數：軌道高度、週期、覆蓋特性。
2. 定位方法與求解時間：都卜勒定位 vs. 到達時間差／到達頻率差（TDOA/FDOA）多點定位，以及即時性（near real-time）之意義。
3. 定位精度與限制：與 LEOSAR、GEOSAR 之比較，及殘存限制。

同時題目要求「有系統且完整敘述 SAR 程序」，即整個 COSPAS-SARSAT 系統從遇險示位發報器發射信號，到救援單位出動的完整作業流程（Cospas-Sarsat 標準流程：Beacon → Space Segment → Ground Segment → RCC → SAR Forces）。

解題方法（架構化作答）

答題應分兩大部分：（一）MEOSAR 系統說明、（二）SAR 程序，並在 MEOSAR 部分依題目指定的四個子項逐一鋪陳，方能拿到配分。

一、MEOSAR 系統說明

1. 衛星群高度及週期

MEOSAR 係利用中軌道導航衛星（GPS、GLONASS、Galileo、北斗）搭載之 SAR 酬載（SAR/Galileo、SAR/GPS、SAR/GLONASS 統稱 MEOSAR），其軌道參數為：

• 軌道高度：約 19,100～23,222 公里（依所搭載之導航星系不同，例如 GPS 約 20,200 km、Galileo 約 23,222 km、GLONASS 約 19,100 km）。
• 軌道週期：約 12～14 小時（中軌道衛星特性）。
• 每一衛星視野極廣（因高度高），單顆衛星覆蓋地表範圍可達地球表面約 1/3，且因採用多星系聯合部署，任一時刻至少有 5～6 顆以上衛星同時在視界內，形成幾乎全時全球覆蓋（near-instantaneous, near-global coverage），此為 MEOSAR 相較於 LEOSAR（低軌道，約 850 km、週期約 100 分鐘、需等待衛星過境）與 GEOSAR（地球同步軌道，35,786 km，固定覆蓋但無都卜勒效應）最大優勢。

2. 定位方法與其求解時間

• 定位方法：由於同時有多顆 MEOSAR 衛星可見遇險示位發報器（406 MHz），地面之 MEOLUT（MEOSAR Local User Terminal）可同時接收多顆衛星轉發之信號，採用 TDOA（Time Difference of Arrival，到達時間差）與 FDOA（Frequency Difference of Arrival，到達頻率差）多點定位法進行解算，而非早期 LEOSAR 單靠都卜勒頻移（Doppler shift）需衛星飛越產生角度變化才能定位之方式。 　－ TDOA：利用信號到達不同衛星之時間差，求出雙曲線交會位置。 　－ FDOA：利用信號到達不同衛星之都卜勒頻率差，輔助解算，提升精度並消去模糊解（ambiguity）。
• 求解時間：由於多顆衛星同時可見、可即時轉發（bent-pipe transponder，近乎零延遲），MEOSAR 具備 「近即時偵測（near real-time detection）」與「近即時定位（near real-time location）」 能力，典型偵測至第一次定位時間可縮短至 數分鐘以內（一般約 5～10 分鐘，甚至數十秒至數分鐘等級），遠優於 LEOSAR 平均需 45 分鐘至 1～2 小時才能等到衛星過境完成都卜勒定位。

3. 定位精準度

• MEOSAR 因採多星多點交會定位（TDOA/FDOA），定位精度可達 約 100 公尺以內（典型值約數百公尺至 5 公里，優於 LEOSAR 之 5 km 都卜勒單解或 20 km 單通過解），且無 LEOSAR 都卜勒法常見之「南北鏡射模糊解（ambiguity solution）」問題，因多顆衛星交叉定位可直接消解此模糊性。
• 若示位發報器內建 GNSS（GPS）座標編碼，並隨遇險信息一併發射，則地面系統可直接解出編碼位置，精度可達 100 公尺以內，此為目前最精確之做法。

4. 限制

• MEOSAR 定位仍須地面設有足夠之 MEOLUT 站涵蓋接收，且須至少同時接收到 3 顆以上衛星信號方可進行 TDOA/FDOA 多點解算；若可見衛星數不足，精度將下降或退化為都卜勒法。

核心觀念

本題考的是 SOLAS 第V章第20條（Regulation 20）「航行資料記錄器(Voyage Data Recorder, VDR)」的性能標準，其法源依據為 IMO 決議案 Res. A.861(20)，及其後續修正案 MSC.163(78)（VDR 性能標準）、MSC.214(87)（S-VDR 性能標準），並於 2012 年整合為現行單一版本 MSC.333(90)。VDR 的功能相當於航空器的「黑盒子(Flight Data Recorder)」，用途是在船舶發生海難（碰撞、擱淺、火災、沉沒）後，提供調查單位重建事故發生前後之航行狀況。

作答時必須清楚區分三個層次的概念，這也是本題配分的三個子項：

1. 記錄媒體(medium)：資料實際儲存在什麼裝置上。
2. 記錄資料長度：VDR 持續保有的資料涵蓋多長的時間範圍。
3. 保存期間（耐候存活規格）：該媒體須能耐受何種惡劣環境多久，以確保事故後資料仍可完整取出判讀。

考生最常見的失分點，就是把第2點（12小時資料長度）與第3點（耐火、耐壓等存活測試時間）混為一談，這是本題設計的關鍵區辨點。

解題方法（逐點展開）

一、記錄媒體(Medium)

依 IMO 性能標準，VDR 系統架構分為前端「資料擷取單元(Data Acquisition Unit, DAU)」與後端「最終記錄媒體(Final Recording Medium)」：

• 資料擷取單元(DAU)：負責彙整船舶各感測器與系統介面（GPS 位置、船速、航向、雷達影像、AIS、舵令/舵角回饋、主機令/回應、聲納測深、風速風向、船體開口/水密門狀態、船橋語音等）之訊號。
• 最終記錄媒體：實際儲存資料的裝置，必須置於一個具耐候能力的**保護艙(Protective Capsule)**內，型式分為兩種，兩者皆為 SOLAS/IMO 認可之合法安裝方式：
• 固定式(Fixed type)：永久固定於船體結構（通常在上層建築高處或易接近處），供船舶沉沒後由潛水員或水下機器人打撈取回。
• 自由漂浮式(Float-free type)：船舶沉沒時可自動脫離船體並浮出海面，並附裝定位訊標裝置，供搜救單位定位尋獲。

一般消費性儲存媒體（如記憶卡、硬碟）不符合規定，因為 VDR 規範要求的是通過嚴格環境測試的「保護艙」，而非單純的電子儲存元件。

二、記錄資料長度

VDR 應以循環覆寫(loop recording)方式，持續保有最近12小時的航行資料；亦即新資料會自動覆蓋12小時前的舊資料，任何時刻打開保護艙皆可取得「事故發生前12小時」的完整紀錄。事故發生後，依 IMO 相關作業指引（MSC/Circ.1024），船上人員應立即以人工方式將該段資料另行保護/備份，避免持續航行過程中遭新資料覆寫。

三、保存期間（保護艙耐候存活規格）

此處的「保存期間」，指的是保護艙須能耐受下列各項惡劣環境考驗達多久，資料仍須維持可完整讀出：

第三題：GNSS失效對ARPA Radar與ECDIS之影響及因應之道

核心觀念

本題考的是GNSS在整合式航行系統中的角色，以及GNSS失效態樣對下游航儀的連鎖衝擊。作答前必須先掌握以下三個基礎觀念：

1. GNSS的本質是提供PVT（Position, Velocity, Time）三項核心資訊 GNSS並非只提供「經緯度」，還同時提供對地速度（SOG）、對地航向（COG），以及精確的UTC時間同步。ARPA與ECDIS作為整合式航儀，皆大量仰賴這三項資訊，因此GNSS失效的衝擊是「多面向」的，不能只答「船位不準」。

2. GNSS失效有兩種截然不同的態樣，因應對策也不同

• 訊號中斷（Jamming／干擾致關閉）：接收機失鎖，系統通常會主動跳出「NO FIX」「POSITION LOST」等警報，值班員容易察覺。
• 訊號欺騙（Spoofing）或誤差過大但未失鎖：接收機仍持續輸出位置資料，但資料是錯誤的，系統往往不會跳警報，這種情況比完全斷訊更危險，因為ARPA、ECDIS會「無感地」使用錯誤資料進行運算與顯示，值班員若未落實交叉查證，極易誤判。

本題題幹「因故關閉或誤差過大」正是刻意涵蓋這兩種態樣，答題時應明確區分討論，才能展現對題意的完整掌握。

3. 相關規範依據

• SOLAS 第V章有關航行設備攜帶標準與當值要求。
• STCW公約與STCW Code中，關於當值駕駛員（OOW）應具備傳統天文、地文定位能力之訓練要求（以因應電子導航失效）。
• IMO Resolution MSC.232(82)：ECDIS性能標準，其中明訂位置輸入異常時應有完整性監控（integrity monitoring）與警報機制。
• IMO MSC.1/Circ.1503及後續通函：關於GNSS易受干擾脆弱性（GNSS vulnerability）及船舶因應措施之指引，此為近年IMO反覆強調「不可過度依賴單一定位系統（Over-reliance on GNSS）」的重要文件依據。 以上為命題當年（民國113年）之規範狀態，考生作答時直接引用即可，惟需留意國際規範持續滾動修正，實務上應以最新公告為準。

解題方法

答題架構建議採「先講GNSS在系統中的資料角色 → 分述對ARPA之影響 → 分述對ECDIS之影響 → 統整因應之道」的四段式鋪陳，邏輯清楚，閱卷者容易給分。

一、GNSS失效對ARPA Radar之不良影響

ARPA的目標追蹤與顯示運算，除雷達本身的方位、距離回跡外，仍需要本船運動資料（own ship's motion）作為向量運算基準，這些資料多來自GNSS：

1. 真運動（True Motion）顯示模式失真或凍結 若ARPA設定於對地真運動模式，本船符號的位置更新依賴GNSS定位。GNSS失效時，本船位置無法即時更新，畫面上本船符號可能停滯不動或發生跳動（jump），導致值班員對周遭態勢判讀錯誤。

2. 向量穩定基準（Stabilization Mode）被迫改變，衍生海流誤差 現代ARPA可選擇「對地穩定（Ground-stabilized，用GNSS之SOG/COG）」或「對水穩定（Sea-stabilized，用計程儀船速+羅經航向）」。GNSS失效後系統多會自動或須手動切換為對水穩定模式，此時所有相對運動向量的計算不再扣除海流影響，導致目標船之相對航向、相對速度出現偏誤。

3. CPA／TCPA計算誤差擴大，直接衝擊避碰決策 CPA（Closest Point of Approach）與TCPA（Time to Closest Point of Approach）的計算，是以本船與目標船之相對向量為基礎。本船運動資料一旦不準（尤其在Spoofing情境下，系統仍持續輸出「看似正常但錯誤」的SOG/COG），計算出的CPA/TCPA會產生系統性偏差，可能低估碰撞風險，嚴重影響避碰判斷（COLREG避碰決策的核心依據被污染）。

4. 目標追蹤穩定度下降、易發生Target Swap 部分ARPA演算法（如α-β濾波器、Kalman Filter）會利用GNSS提供的高精度時間戳輔助雷達影像座標轉換與追蹤更新頻率校正。GNSS失效或時間基準跳動，將降低追蹤演算法的收斂穩定性，增加目標丟失或誤判為新目標（target swap）的風險。

5. AIS疊圖基準不一致 許多整合式雷達會將AIS目標疊加於雷達影像上做比對。本船GNSS失效時，本船定位基準與AIS系統（依賴本船及他船各自GNSS）之基準不一致，造成AIS目標與雷達實際回跡產生位置偏差，形成「假性偏移」，混淆值班員判斷。

二、GNSS失效對ECDIS之不良影響

ECDIS的核心功能——安全航行監控——幾乎完全建立在連續、準確的自動定位之上：

1. 喪失自動定位能力，本船符號凍結或顯示定位遺失警報 ECDIS會顯示「POSITION LOST」「NO POSITION」等告警，本船圖徵停留於最後定位點，若值班員未及時察覺並手動介入，將在不知船位的狀

核心觀念

本題考的是**「岸上搜救人員與海上遇險船艇（含救生艇）在無法使用無線電（VHF）通訊時，如何以傳統燈光（火焰）及聲音信號指引其安全登陸」**，這是國際海事搜救體系中的標準作業程序，其法源與依據為：

1. 《1974年國際海上人命安全公約》（SOLAS 1974）第V章第16條（Regulation V/16, Life-Saving Signals）：規定沿海國家應建立並公布一套通用的「人命救助信號」（Life-Saving Signals），供岸上單位與遇險船舶、救生艇、救生筏之間，在無法以無線電通訊時使用。
2. 《國際搜救手冊》（IAMSAR Manual, Volume III – Mobile Facilities）附錄：完整收錄上述信號表，是各國搜救單位（我國為海洋委員會海巡署）與商船、遊艇、救生艇通訊之共同準則。
3. 《國際信號規則》（International Code of Signals, INTERCO）補篇：亦收錄相同信號系統，供日、夜間及能見度不良時之視覺通訊使用。

考生須掌握的重點是：這套信號僅限「白色」燈光或火焰，並以「動作方式」（垂直、水平、放置＋方向指示）來傳達語意，而非以顏色或旗號區分（因為夜間旗語不可辨識）。

（提醒：以命題當年民國113年之國際規範為準；SOLAS及IAMSAR歷年雖有技術性修訂，但 Life-Saving Signals 之基本架構自公告以來並未變更，現行有效版本仍延續此標準。）

解題方法

解題切入點應從題目給出的三個限制條件反推考點：

• 夜間→排除日間旗號、煙霧信號等視覺方式，僅能使用燈光或火焰。
• 岸上燈光可目視、朝岸方向行駛→表示雙方具備視覺聯繫的物理條件，符合使用 Life-Saving Signals 的前提（必須「看得見」對方的光源）。
• VHF失效→必須改用非無線電的替代通訊手段，即題目要求的「傳統聲光視覺通訊」。

因此，正確答案架構應依序回答：

1. 岸方應如何選用信號工具（白色手電筒、探照燈、車頭燈或火炬）；
2. 依 SOLAS/IAMSAR 標準，三種動作信號各代表何種指示（安全登陸、危險勿近、危險並指示更佳方向）；
3. 救生艇方應如何回應確認（避免岸方重複發送造成誤判）；
4. 可輔以摩斯燈光碼做精確方向補充；
5. 可輔以聲音信號（哨音、擴音器、汽笛）加強效果；
6. 針對外木山漁港地形（多礁岩、水道狹窄）提出實務注意事項。

重點內容逐一展開（本題為申論題，改以標準信號逐條說明，並標示常見誤答）

（一）岸方對海上救生艇之指示信號（Shore-to-Boat）

1. 白色燈光或火焰緩慢垂直（上下）移動 → 意義：「此處為最佳登陸地點」(This is the best place to land)。
2. 白色燈光或火焰水平（左右）移動 → 意義：「此處登陸極為危險」(Landing here highly dangerous)。
3. 白色燈光或火焰先水平移動，再放置於地面，另持第二支燈光或火炬朝指示方向移動