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高考申論題 106年 [航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 航行學

第 一 題

📖 題組:
二、(一)ICAO 目前認定的兩種全球衛星導航系統(GNSS, Global Navigation Satellite System)為何?(5 分) (二)GNSS 除了提供定位(positioning)及導航(navigation)的功能外,ICAO 也同時定義了第三種功能,請問是何種功能?(5 分) (三)請說明 GNSS 如何提供這第三種功能?(10 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

ICAO 目前認定的兩種全球衛星導航系統(GNSS, Global Navigation Satellite System)為何?(5 分)

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考生看到此題應直接聯想國際民航組織(ICAO)早期及目前認可作為全球標準的兩個主要衛星導航系統。直指美國的 GPS 與俄羅斯的 GLONASS 即可精準拿分。

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國際民航組織(ICAO)目前認定的兩種主要全球衛星導航系統(GNSS)為:

  1. 全球定位系統(GPS, Global Positioning System):由美國國防部建置與營運。
  2. 全球導航衛星系統(GLONASS, Global Navigation Satellite System):由俄羅斯聯邦航太局建置與營運。

小題 (二)

GNSS 除了提供定位(positioning)及導航(navigation)的功能外,ICAO 也同時定義了第三種功能,請問是何種功能?(5 分)

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考生看到這題應立刻聯想到 GNSS 在國際航太與導航領域的標準核心功能簡稱「PNT」。題目已給出定位(Positioning)與導航(Navigation),因此只需精準答出第三個核心元素即可。

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第三種功能為「授時」(Timing)(或稱精確時間、時間同步功能)。 GNSS 系統除了提供空間上的三維位置與速度資訊外,其衛星內部搭載的原子鐘亦能提供極為精準的全球時間基準(如 UTC)。這不僅是解算衛星訊號傳遞時間以求得距離的基礎,更是現代航空通訊、數據鏈路同步、雷達系統以及全球網路不可或缺的基礎功能。這三項功能在國際上常被統稱為「PNT(Positioning, Navigation, and Timing)」服務。

小題 (三)

請說明 GNSS 如何提供這第三種功能?(10 分)

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考生應先明確指出 GNSS 的第三項核心功能為「定時/授時(Timing)」。接著,從物理測距原理出發,說明衛星端的高精度原子鐘如何發送時間標籤,以及接收機端如何透過觀測至少四顆衛星的偽距(Pseudo-range)方程式,聯立解算出三維位置與「接收機時鐘誤差」,從而實現精準的時間同步與系統誤差補償。

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【破題】 GNSS 除了提供定位(Positioning)與導航(Navigation)外,第三種核心功能為「授時(Timing)」。其原理奠基於測量信號傳播時間的物理特性,並透過聯立解算接收機時鐘誤差來達成高精度的時間同步。 【論述】

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