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突破靜態極限：跨域動態模擬與高韌性導航戰的驗證革命

突破靜態極限：跨域動態模擬與高韌性導航戰的驗證革命

在當今的航太國防與先進移動載具（Future Mobility）領域，技術的演進已不再僅僅是提升單一元件的規格，而是轉向了「全域整合」與「極端環境適應性」的較量，隨著低軌道衛星（LEO）星系的快速部署、自動駕駛等級向 Level 3+ 邁進，以及電子戰（EW）環境的日益險惡，傳統的靜態實驗室測試已顯得捉襟見肘；工程師們面臨的共同挑戰是：如何在實驗室中，精確重現外太空的相對高速運動、複雜的城市電磁干擾，以及瞬息萬變的戰場情境？

這場驗證革命的核心，在於將「動態模擬（Dynamic Emulation）」引入測試迴路，無論是能夠追蹤高速移動衛星的相位陣列天線，還是在實驗室內讓整車「誤以為」正在高速公路上行駛的 Vehicle-in-the-Loop (ViL) 系統，亦或是能對抗惡意干擾的抗輻射導航天線（CRPA），所有的技術發展都指向一個目標：在絕對受控的環境中，構建出無限逼近物理真實的數位雙生場域，本文將深入探討目前最前沿的動態模擬技術，解析如何透過軟硬體的高度整合，解決跨域通訊與感測的艱鉅挑戰。
 


奧創 CRPA 測試系統範例 — 從戰場情境定義 (Scenario Config)、動態衛星星空圖 (Skyview) 到硬體迴路控制的無縫整合介面。
 

天空中的移動標靶：LEO 衛星通訊與毫米波追蹤技術

從 GEO 到 LEO：通訊幾何的典範轉移

傳統的同步軌道衛星（GEO）相對於地面是靜止的，這使得地面站的設計相對單純，然而隨著 Starlink、OneWeb 等低軌道衛星（LEO）星座的興起，通訊場景發生了劇烈變化，LEO 衛星高度僅為 200 至 2000 公里，其高速運行的特性導致地面終端必須具備極高動態的追蹤能力，這不僅帶來了嚴重的都普勒頻移（Doppler Shift），更要求地面天線必須在毫秒級的時間內完成波束切換與衛星換手（Handover）。

在這種場景下，「移動中的衛星通訊」（Satellite-on-the-Move, SOTM）成為了技術顯學，無論是海上航行的船舶、崎嶇地形上的軍用車輛，還是高速飛行的無人機，其搭載的衛星終端都必須在載具劇烈晃動的同時，精準鎖定高速飛過的衛星，這對測試設備提出了雙重動態模擬的要求：既要模擬天上的衛星軌跡，又要模擬地面的載具姿態。

混合式動態追蹤（Hybrid Tracking）的技術突破

為了驗證 SOTM 系統的效能，單純的電子掃描或機械轉台已不足以應對，最新的解決方案採用了「混合式動態追蹤」架構，這種架構結合了高負載三軸運動平台（Yaw/Roll/Pitch）的廣域機械轉動能力，以及毫米波相控陣列天線（Phased Array Antenna）的毫秒級電子波束掃描能力。
 


LEO 衛星通訊動態追蹤平台示意圖：整合毫米波接收器與高負載三軸旋轉平台
 

透過 OHM⁺ 毫米波相控陣列技術，測試系統可以在 26.5 - 29.5 GHz 頻段內，利用 64 通道獨立控制實現極速波束成形（Beamforming），這種技術內建了波束計算與功率偵測功能，能夠在無需外部複雜運算的情況下，自動鎖定訊號的最大功率點。



工業級精密設計：OHM+ DPA 雙極化相控陣列模組，將高性能射頻前端與散熱系統完美集於一身
 

在實驗室驗證環節，這種混合平台可以模擬極端的海洋波浪或崎嶇路面，測試天線的「電子防手震」能力，同時透過整合上下變頻器（UDC），系統可以直接連接標準的射頻儀器（如 Rohde & Schwarz 的訊號產生器與分析儀），進行完整的 B5G/6G 通訊演算法開發。這種測試方法不僅驗證了硬體的追蹤精度，更驗證了軟體演算法在面對快速變化的通道條件時的強韌性。

導航戰的數位盾牌：CRPA 抗干擾與波前模擬

電子戰場中的 GNSS 脆弱性

全球導航衛星系統（GNSS）是現代軍事與關鍵基礎設施的命脈，但其微弱的訊號特徵使其極易受到干擾（Jamming）與欺騙（Spoofing），隨著低成本干擾設備的普及，單一天線已無法保障任務的生存率，因此可控輻射場型天線（CRPA, Controlled Reception Pattern Antenna）成為了高階無人機與軍事載具的標準配備。

CRPA 的核心原理是利用天線陣列（通常為 4 到 16 個單元）進行波束成形與零陷技術（Nulling），透過調整各個天線單元的接收相位與權重，CRPA 可以在干擾源的方向上形成「零陷點」（Null），從而將干擾訊號濾除，同時保持對真實衛星訊號的增益，然而要驗證 CRPA 的效能，傳統的單點傳導測試（Conducted Test）完全無法勝任，因為它無法模擬干擾訊號與衛星訊號在空間中的「到達角」（Angle of Arrival, AoA）差異。

波前模擬（Wavefront Simulation）的必要性

為了在實驗室中真實測試 CRPA，必須引入「波前模擬」技術，這要求測試系統能夠獨立控制每個天線單元接收到的訊號相位與延遲，從而模擬出訊號從特定方向射入天線陣列的物理現象。

先進的 CRPA 測試方案，如奧創系統整合的解決方案，結合了多通道 GNSS 模擬器與高階頻譜分析儀（如 R&S FSW），系統可以模擬 4 至 16 元件的波前訊號，對應不同等級的 CRPA 天線，在測試場景中，模擬器不僅產生 GPS、Galileo、GLONASS 等衛星訊號，還能生成來自不同方位的干擾源（包括連續波、線性調頻、脈衝等）。



奧創系統科技 (Ultrontek) 提供從經濟高效的實驗室驗證到高階暗室波前模擬的 一站式 CRPA 測試解決方案，結合 OHB XPLORA One 的靈活模擬能力與 R&S FSW 的頂尖分析精度，依據您的劇本設定需求提供1個RF通道1顆衛星的模擬，真正實現真實天空衛星的分佈狀況
 

透過相位一致性的多通道輸出，工程師可以在暗室或透過相位校準電纜，驗證 CRPA 演算法是否能正確識別干擾源方向並形成零陷，R&S FSW 頻譜分析儀 在此扮演關鍵角色，其超寬頻分析能力（高達 8.3 GHz）可用於驗證干擾訊號比（J/S ratio）的改善程度，確保在強干擾環境下，導航系統仍能維持定位鎖定；這種「硬體迴路（HIL）」測試，能夠將 6DOF 運動平台的姿態數據即時回饋給模擬器，模擬載具在高速機動或旋轉時，CRPA 對抗動態干擾源的能力。

虛實整合的極致：車用雷達 ViL 與模擬器技術

從 HIL 到 ViL 的典範轉移

在自動駕駛技術的發展中，驗證（Validation）是最耗時且昂貴的環節，傳統的實路測試（Road Test）雖然真實，但不僅成本高昂、風險大，且難以重複特定危險場景，因此，整車迴路（Vehicle-in-the-Loop, ViL）測試成為了連接模擬與現實的橋樑，ViL 允許真實車輛在實驗室的滾筒試驗台（Dynamometer）上行駛，同時感知虛擬的交通環境。

在 ViL 架構中，車輛的動力系統、底盤控制與雷達感測器都是真實運作的，唯獨「環境」是虛擬的，這對雷達感測器的模擬提出了極高的要求：雷達模擬器必須即時產生與虛擬場景同步的「虛擬回波（Radar Echo）」，讓車載雷達「看到」前方有車輛切入或行人穿越。

駕馭回波：R&S AREG800A 與 QAT100 的技術革新

R&S AREG800A 汽車雷達回波產生器，配合 R&S QAT100 天線陣列，是實現這一技術的關鍵，R&S AREG800A 能夠產生多個具有獨立距離、速度（都普勒頻移）和雷達截面積（RCS）的動態目標，其核心優勢在於：

  1. 極短距離模擬：
    對於自動緊急煞車（AEB）等功能，雷達需要偵測極近距離的目標，AREG800A 能夠模擬低至 4 米的物體距離，甚至透過獨特的技術將最小距離減少到待測雷達的「空氣間隙（Air Gap）」值，這對於驗證近距離防撞系統至關重要。
  2. 高複雜度場景：
    透過 R&S QAT100 先進天線陣列，系統可以從多個角度同時發射回波，模擬橫向移動的車輛或複雜的十字路口場景，這克服了傳統機械式移動天線速度慢、易磨損的缺點，實現了純電子的快速場景切換。
  3. OSI 介面支援：
    為了與虛擬模擬軟體（如 Vector DYNA4 或 IPG CarMaker）無縫接軌，AREG800A 支援開放模擬介面（OSI），虛擬世界中的物件參數（位置、速度、RCS）可以即時串流至雷達模擬器，確保雷達看到的「虛擬車輛」與攝影機看到的影像在時間與空間上完全同步。

結合 SANLAB 的高階駕駛模擬器（Driver-in-the-Loop），工程師可以在實驗室中構建出包含駕駛員反應、車輛動力學與感測器融合的完整測試迴路。這種配置不僅能測試雷達本身的性能，還能驗證 ADAS 演算法在面對複雜路況時的決策邏輯。



VHT 高階駕駛模擬器搭載六自由度（6DOF）運動平台與 XY 電動驅動軌道系統，支援自動駕駛開發與車輛動態測試；適用於高負載（1000 kg 至 6000 kg）
 

隱形的攻防：高精密 RCS 量測與 ISAR 成像

雷達截面積（RCS）的戰略意義

在現代戰爭中，隱身（Stealth）能力是存活的關鍵，雷達截面積（Radar Cross Section, RCS）是衡量物體被雷達偵測難易程度的物理量，RCS 越小，物體在雷達螢幕上就越難被發現。因此，對於戰機、無人機乃至艦艇的設計者而言，精確測量並縮減 RCS 是至關重要的任務。

全頻段動態量測與成像診斷

奧創系統科技提供的 RCS 量測解決方案，整合了 R&S ZNA 向量網路分析儀，涵蓋了 1 GHz 至 40 GHz 的全頻段測試能力，這套系統不僅僅是測量一個數值，而是提供了一套完整的「診斷工具」。

  1. 高動態範圍與靈敏度：
    為了測量隱身塗層或微小目標（如無人機），系統必須具備極高的靈敏度，透過結合高功率行波管放大器（TWTA）與 ZNA 的直接通道存取架構，系統能在高頻段克服巨大的路徑損耗，確保在遠場條件下仍能獲得足夠的信噪比（SNR）。
  2. ISAR 成像技術：
    逆合成孔徑雷達（Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR）技術是 RCS 測試中的顯微鏡，透過轉台旋轉目標並收集寬頻數據，系統可以生成目標的二維甚至三維雷達影像。這讓工程師能夠直觀地看到「亮點」（Hotspots）——即強烈反射雷達波的結構部位（如進氣口、機翼前緣），從而針對性地進行外型修整或吸波材料敷設。
  3. 動態與靜態的結合：
    對於大型目標（如全尺寸飛機模型或艦艇元件），系統配備了載重超過 2000 公斤的重載轉台，這些轉台本身經過低 RCS 設計，並整合了吸波材料，確保背景雜訊不會干擾量測結果，無論是室內微波暗室的精密量測，還是利用時域閘門（Time Gating）技術濾除地面雜波的室外測試，該方案都能提供高可信度的數據。

建構數位時代的防禦韌性

從低軌道衛星的動態追蹤，到抗干擾導航天線的波前模擬；從自動駕駛的虛擬路測，到隱身戰機的 RCS 診斷，我們正處於一個測試技術飛躍的時代。這些看似獨立的技術領域，實際上共享著同一個核心理念：透過高精度的訊號模擬與動態控制，在數位環境中預演物理世界的極限挑戰。

Rohde & Schwarz 的先進儀器（如 AREG800A, ZNA, FSW）提供了精準的射頻生成與分析能力，而奧創系統科技（Ultrontek）則透過系統整合，將這些儀器與機械運動平台、模擬軟體及客製化天線完美結合，實現了從元件級到系統級的全面驗證，這種跨域整合的能力，不僅加速了產品的上市時間，更為國防與交通安全構建了堅實的數位護盾。在未來的科技博弈中，誰能更準確地模擬戰場與道路，誰就能掌握制勝的先機。

推薦解決方案

若您正致力於開發次世代的通訊、導航或自動駕駛系統，奧創系統科技提供以下專業解決方案，助您突破測試瓶頸：

在 奧創系統科技，我們不只提供單點設備，我們構建的是全域的整合思維。

從企業場域的精密佈局，到專案交付時的軟硬體協同，我們始終貫徹確保每一個節點、每一條訊號，都在最嚴苛的標準下，達成完美的系統共振。

實際系統配置將因應您的測試應用、規範、場地限制及待測物特性而有所不同。如需深入規劃與系統或軟硬體選配搭配建議，請聯繫「奧創團隊」，我們擁有豐富的系統整合經驗，隨時準備為您提供最專業的配置建議與技術支援。

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