雷雨干擾衛星 GPS導航迷路

[中國時報 2008.02.04]　 李宗祐／台北報導 ＧＰＳ衛星導航系統越來越普遍，但ＧＰＳ導航系統竟也會「迷路」！成大電漿與太空科學研究中心助理教授林建宏利用福爾摩沙衛星三號觀測證實，地面天氣系統會影響地球上空數百公里的太空天氣，也會干擾ＧＰＳ導航系統，發生「誤導」現象，特別 是山區。 這項研究成果去年發表在國際知名學術期刊《地球物理研究通訊》，被編輯群選為當期焦點，最近獲得國家實驗研究院二○○七年度傑出科技貢獻獎。 成大利用衛星觀測證實 目前的ＧＰＳ系統能指引駕駛到目的地，有些也能提供塞車資訊。林建宏指出，陸續有許多朋友向他反應，假日到近郊或山區郊遊踏青時，突遇雷陣雨而提早打道回府，但沿路塞車，打開ＧＰＳ導航系統想換條不塞車的捷徑下山，卻發現越開越遠，竟開到山的另一頭。 他說，這種現象主要是因為ＧＰＳ衛星系統發送的電磁波受到「太空天氣效應」（太空電離層電漿密度變化）干擾，導致ＧＰＳ導航系統迷失方向。「太空天氣效應」主要是指太空中電離層的電漿濃度變化。 赤道異常區電漿濃度大 林建宏表示，美國航空暨太空總署（ＮＡＳＡ）為研究太空電離層電漿變化與擾動對地球無線電波通訊和衛星通訊的干擾，二○○二年以ＩＭＡＧＥ衛星觀測「推論」，被列為電離層赤道異常區包括：南美洲亞馬遜河流域、非洲剛果河流域、印尼熱帶雨林區和中太平洋（包括台灣）熱帶氣旋生成區等四大區域，地面天氣系統會影響太空電離層變化。 容易引發太空天氣效應 林建宏在福衛三號於二○○六年四月發射升空後，傳回的連續觀測資料證實，上述四個區域發生強烈大氣對流時，旺盛天氣系統會引發大氣潮汐波動，向太空傳遞到電離層底部（距地表高度九十到一百廿公里），使電離層底部導電性較高，再把電場傳到三百公里以上的電離層，吸引較多電子在此處堆積，引發「太空天氣效應」。 林建宏強調，由於台灣處於電離層赤道異常區內，且電漿濃度是全球最大，而ＧＰＳ導航系統原本就容易受到太空天氣變化的干擾，台灣又是熱帶氣旋好發區，下大雷雨時，特別是山區的ＧＰＳ，受到的干擾更嚴重。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 何醒邦／台北報導 學者研究指出，在台灣使用ＧＰＳ會受天候影響而「突槌」，但常使用的警方、計程車司機與民眾皆表示，沒感覺有常失靈的狀況，只是在偏遠地區偶爾受影響。但他們一致認為這是「地形關係」、「地理環境」因素，而非「天候因素」。 大台北的大都會車隊司機吳先生說，現在車隊裝的ＧＰＳ大多用在派遣功能，顯示行車軌跡，而沒有導航功能，穩定度還不錯，除非颱風等超級惡劣天候，才有可能收不到訊號。 一名自己裝設導航機的司機說，ＧＰＳ機器都裝在前擋風玻璃下，方便暴露在天空下，除非有雲層、屋簷、地下室等，才會收不到訊號，導航機平常不太可能指錯。裝有導航機的民眾李先生說，行駛橋下、隧道時，因有遮蔽物，導航機會停住，他三年前聽說過地圖資料不正確，偶有帶錯路情形。但現在不管什麼天候，都滿正常好用的。 北縣警方去年九月引進警車衛星定位系統，不但能掌握巡邏警車的正確位置，有效利用線上警力，快速進行攔捕，且巡邏員警的一舉一動也掌握在勤務中心的電腦螢幕中，無所遁形。但也有部分員警指出，ＧＰＳ在偏遠山區的確有收訊死角，例如東北角偏遠山區的派出所，因為地勢的天然屏障，ＧＰＳ難以發揮功效，僅能以發射簡訊方式接受訊號。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 李宗祐／台北報導 「太空天氣效應」引起國際關注，剛開始是基於國防軍事用途，近年則因衛星通訊應用越來越廣泛，太空天氣效應已發展成太空天氣預報的一環。我國福爾摩沙衛星三號星系即因此備受國際肯定，國外計畫福爾摩沙號任務結束後，發射新星系，接替觀測任務。 「太空天氣效應」是指太空電離層電漿密度變化，成大電漿與太空科學研究中心助理教授林建宏指出，距離地表九十到一千公里的地球高層大氣，受到太陽光照射，中性氣體分子會分解成電子，形成電漿狀態，這個帶電區域被稱為電離層。 林建宏表示，電離層具超導電性，一旦電漿密度發生變化，不但影響電磁波傳播，也會干擾地球無線電通訊電波、人造衛星通訊與訊號，讓ＧＰＳ導航系統發出的超高頻（ＵＨＦ）電波產生相位的偏差，使地面上的ＧＰＳ接收機估算ＧＰＳ衛星與接收機位置時產生誤差。 美國曾在太陽磁爆發生時，量測到電離層電漿密度暴增十倍，導致某研究機構裝在飛機上的ＧＰＳ導航系統出現嚴重誤差。部分對準確度要求嚴苛的單位利用ＧＰＳ定位，往往會利用不同頻率電波交互驗證，降低因電離層干擾可能造成的影響。 林建宏指出，雙頻ＧＰＳ接收機成本較高，一般汽車使用的ＧＰＳ導航系統幾乎都採用單頻，受到電離層干擾就會造成較大定位誤差，但還不致發生致命危機。全球目前最關切的是，「太空天氣效應」是否影響飛航安全，因此積極投入太空天氣預報研究。福衛三號星系是全球第一個佈建完成的「太空天氣效應」研究星系。 據透露，美國空軍與海軍當初參與福衛三號計畫的主要目的，並不在地面天氣預報，而是為研究「太空天氣效應」對洲際飛彈ＧＰＳ導航系統可能的干擾。