https://www.facebook.com/narlnspo 今天 6 月 25 日是氣象衛星「福衛七號」發射兩周年🎊，福七除了免費對全世界提供大氣與電離層資料，還有一項非常重要的相關成果──它是首個完全使用太空中心自主開發的「跨平台衛星操控系統 (XPSOC)」的衛星，並充分驗證其可靠度。
從此，「地面部門」技術自主，不必再外購衛星操控軟體，這為第三期太空計畫省下超過五億元，也可望發展為產品服務輸出國際，帶動台灣太空產業。
依照階段順序，一個衛星計畫可分成三個部門：
🛰空中部門：衛星本體設計、製造、組裝、整合測試
🚀發射部門：送衛星升空入軌的載具（通常是火箭）
📡地面部門：衛星任務操作、資料處理
衛星發射抵達太空之後，後續任務操作就完全是地面部門的事了，「衛星操控中心」與「地面站」是此部門的重要設施。
位於太空中心的「衛星操控中心」是核心所在，衛星任務操作團隊在此與衛星通聯，追蹤衛星、排程任務、發送工作指令、收取衛星資料、監控衛星健康狀態……
地面站則是資訊中繼站。操作團隊的指令必須透過地面站，轉譯成無線電波發送給衛星；衛星要下傳資料，也先由地面站接收後，再傳給衛星操控中心。以福七而言，除了台灣，還在世界各地佈署了 9 個地面站。
要完成上述工作，衛星操控中心必須整合數個大型軟體系統。
福衛一號、福衛二號、福衛三號、福衛五號……每一個衛星，使用的操控系統都需要個別量身打造。啟動一個新的衛星任務，就意味著要建構一個新系統，重新開發各項相關軟體，可能得耗時 2~3 年。
而單個衛星的全套地面操控系統要價多少呢？
💰一億以上。
若把後續維運、顧問等費用也計算進去，福二的衛星操控系統總費用達 2.1 億、福三 1.5 億、福五 1.7 億。
太空中心自主開發衛星操控系統，不僅免去建置經費，大幅降低維護費用，更讓每個衛星任務的操控系統開發時間可縮短至一年以內。
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太空中心自主開發了「跨平台衛星操控系統 XPSOC（Cross-Platform Satellite Operation Control）」，連同衛星任務操作所需的任務規劃排程、資料趨勢分析、衛星遠端監視的軟體，也都全面自主建置完成。
第一個 #完全使用 XPSOC 系統的，就是前年六月升空的福衛七號！
24 個月的飛行操作以來，福七已與地面通訊超過六萬次，地面接收超過 500 萬筆資料。系統可靠度達 99.9%，足以完全取代國外商用系統，往後第三期太空計畫的衛星不必再向國外購買衛星操控軟體了。
開發 XPSOC 這套軟體的主力，是太空中心「衛星操控組」的 15 位成員。
操控組團隊從軟體使用者變身為設計者，在日常的衛星控制工作之外投入研發，歷時十年，成功發展出台灣自己的衛星操控軟體。國內廠商新鼎系統與凌群電腦公司也曾參與協力。
「衛星操控軟體是極度 mission dependent（任務相關）的東西，完全取決各個任務設計，無法同一套東西直接套到不同衛星上使用。」衛星操控組組長黃文莊說，要開發這套軟體，重點不僅在於程式能力，「最關鍵的是衛星操控的 #實務經驗！」
一個衛星任務有系統需求、衛星設計、飛行操作等等厚重的文件，「我們就翻那厚厚一本需求文件，看哪些會牽涉到衛星操作，把它一項一項挑出來，寫成衛星操控的需求文件。」
例如，衛星每次拍攝的時間限制、衛星進入地球陰影需要的特定姿態、各個參數設定的上下極值……這些需求皆須一一轉化、轉譯成各項功能欄位。
衛星操控充滿細節，開發團隊有實務資歷，才好把實務流程化為程式碼，順暢推動工作。
2009 年開始研發之際，團隊已累積了福衛一號、福衛二號、福衛三號共3個衛星計畫的操控經驗。
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衛星升空前，一切都須經過嚴謹的整合測試。衛星本體會進行振動、電磁相容、熱真空艙等一系列環境測試；軟體完成後，也會用模擬方式測試是否符合需求書。
對操控軟體而言，最後、也最重要的是「端對端測試」。
一端是整測廠房裡的衛星，另一端是衛星操控中心。團隊下各種指令，測試衛星對指令的反應以及資料傳輸狀況。
「平均來說，要上傳給衛星的指令有 1000 種，從衛星下載的資料有 10000 種狀態。」操控組正工程師陳坤林說。
如果通過端對端測試，就代表基本功能俱足，該收的資料都有全數收到，衛星也能如預期照指令反應。
2016 年系統通過端對端測試，這是團隊首度萌生「我們成功了！」感覺的時刻；而 2019 年福七升空後，操控組用自己寫的 XPSOC 軟體與福七首度通聯，更是說不出的開心～～！
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從福衛一號至福衛五號計畫，太空中心均嘗試對衛星操控的部分功能建立自主技術，但主要系統仍仰賴國外廠商。
過往仰賴國外廠商時，凡是變更需求、功能改良等都需要費用，發射延期也要加錢，「合約與費用不是衛星升空後才開始算，如果火箭發射延期，那不是軟體公司的責任，所以費用照算。」黃文莊解釋。
後續維運通常以年費計，陳坤林說：「例如一年繳五百萬，請廠商修改 0 次或修改 10 次都是這價錢。」
但一家軟體廠商同時服務數個衛星客戶，修正曠日費時，有時甚至要等上一年，軟體才會統一更新改版，且廠商也不會對所有要求照單全收。
若遇到對方認為不是合約設計需求而拒絕修正，或是處於等待修正的過渡期，即使運作不順手，也只能將就著用。「曾經軟體有內部錯誤，我們必須從衛星操控程序下手，從程序去繞開，避開錯誤發生。」陳坤林說。
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自己來就快多了～
軟體名為「跨平台衛星操控系統」，並不是指可以像電視遙控器那樣，直接套用到其他衛星上。衛星操控系統是極度「任務相關」（mission dependent）的東西，但是，根據衛星需求，改動 XPSOC 的功能與參數，就可以讓它變成特定衛星的操控系統。
黃文莊說，怎麼去設計衛星的「操控」工作，跟它是遙測衛星、氣象衛星、通訊衛星等無關。最困難的挑戰是建置核心系統，這部分程式佔了 70%~80%，後續要依不同任務的衛星、不同的需求書而去改動的部分頂多佔 30%。
如今 XPSOC 核心系統已發展完成，後續要投入的心力會小很多。只要針對各衛星的需求做變更、改造成它的專屬操控軟體即可，不用再另外花研發費用，可能只要幾百萬元更新一些硬體設備就好。
「（把它改成新衛星的專屬軟體）不到一年就可以完成了，算下來還為第三期太空計畫省下超過五億元！」黃文莊說。
若操作任務過程中有任何想調整的，「就直接找操控組的好同事修改😆～」
軟體是自己寫的，熟悉各種眉角，隨時可根據需求改良，同時也大大降低資安風險。
為確保 XPSOC 系統功能，團隊先在福五身上使用部分功能，於任務操作中驗證、改良，而後再針對福七的需求持續精進。經過數百次測試調整，XPSOC 終發展成熟，成為具商業級功能的衛星操控系統產品。
太空中心後續主要衛星任務的地面系統，都會以 XPSOC 做為操控系統發展平台，進行更新與升級──獵風者、福衛八號、九號、十號等第三期太空計畫的衛星，都可根據這套軟體修改，成為各衛星專屬的操控軟體！
XPSOC 衛星操控軟體不僅可自用，也可望變成產品外售，分佔國際衛星地面操控的商機。
「其他國家想發射衛星，提供需求書，我們就可以根據他們的需求，幫它把 XPSOC 改成它專屬的衛星操控軟體，就跟我們以前去找的那些軟體公司一樣。」黃文莊說。
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以往台灣執行衛星計畫的模式，往往是擬定需求書之後，就一一將這些工作外包：找衛星公司製造衛星本體；接洽火箭公司安排衛星到太空的航班；找軟體公司搞定衛星操控軟體，並根據衛星軌道，尋找可以接收資料的地面站。
而隨著一個個衛星計畫進行，漸漸累積起經驗值與能量，太空中心也逐步提升技術自主程度。
以福五 #衛星自製 為始，開始收回 #空中部門，自製衛星的關鍵零組件；
以福七任務為基底，自主研發完成 #衛星操控軟體 ，更收復了 #地面部門！
