移動中衛星通訊 (SOTM) 測試：車載與船艦天線的動態追蹤驗證

當通訊產業邁入 B5G 與 6G 時代，無縫覆蓋的願景將極大程度依賴於「移動中衛星通訊（Satellite-on-the-Move, 簡稱 SOTM）」，無論是行駛在偏遠山區的越野車、執行救援任務的直升機，還是在惡劣海象中航行的遠洋貨輪，都需要透過車頂或船桅上的衛星終端保持寬頻連線；然而，從靜態的地面站轉變為動態的 SOTM 終端，工程師面臨的是一場與物理學和幾何學的極限對決，這被稱為 「雙重動態（Double Dynamics）」 挑戰。

雙重動態（Double Dynamics）

第一重動態：天上的極速目標

在傳統的地球同步軌道（GEO）通訊中，衛星在天空中的相對位置是靜止的，天線對準後幾乎不需要移動，但新一代的低地球軌道（LEO）衛星以高達每秒數公里的速度繞行地球，對於地面終端而言，一顆 LEO 衛星從地平線升起到另一端落下，通常只有短短的數分鐘，這表示即使地面載具完全靜止，天線的波束也必須持續在天空中畫出一道弧線來追蹤衛星，並在衛星即將離開視野時，瞬間將波束切換（Handover）到另一顆剛升起的衛星。

第二重動態：地面的劇烈擾動

這是 SOTM 最嚴苛的考驗，載具在行進間會產生複雜的 六自由度（6-DOF） 運動。

• 平移運動： 前進、橫移、上下起伏。
• 旋轉姿態： 滾轉（Roll，車身左右傾斜）、俯仰（Pitch，車頭上下顛簸）、偏航（Yaw，車輛轉向），當一艘船遇到大浪，可能會在短短幾秒內產生正負數十度的滾轉與俯仰，對於運作在 Ka 或 Ku 頻段的衛星天線來說，其波束寬度極窄（通常只有幾度），只要車身一個震動導致天線偏離目標兩三度，訊號強度就會瞬間暴跌，導致連線中斷。

追蹤機制的演進：從純機械到電子波束

為了解決這個問題，天線追蹤技術經歷了幾代演進：

純機械追蹤：
利用馬達驅動萬向節（Gimbal）轉動碟型天線，優點是掃描範圍大，缺點是機械結構笨重、馬達反應速度慢，無法應付高頻率的劇烈震動，且容易產生機械磨損。
純電子掃描（相控陣列）：
利用平板上的數百個微小天線單元，透過數學演算法控制每個單元的相位延遲，讓電磁波在空中合成一個指向特定方向的波束，這就像是射頻領域的「電子防手震」，反應速度達到毫秒甚至微秒級，沒有活動部件，但缺點是當掃描角度過大（例如偏離中心超過六十度）時，天線的等效孔徑面積會縮小，導致增益嚴重下降。

混合式動態追蹤（Hybrid Tracking）：
這是目前高階 SOTM 系統的終極解法，結合機械底座的「大範圍、粗略轉動」來維持天線面板大致朝向衛星，同時利用相控陣列的「極速、精細電子掃描」來抵銷瞬間的高頻震動，這需要將慣性量測單元（IMU）的感測數據與天線波束控制演算法進行深度的即時融合。

測試的困境

要驗證這種複雜的混合追蹤演算法，不可能每天把工程師和原型機綁在越野車上開去山區測試，實地測試不僅成本高昂、危險，更致命的是「無法重複」，您無法保證今天壓過的坑洞，明天能以完全相同的角度和速度再壓一次，這使得演算法的除錯（Debugging）變得幾乎不可能；為了解決動態測試的痛點，市場迫切需要一套能夠在實驗室內部，完美重現「載具劇烈晃動」與「衛星快速移動」的軟硬整合平台。

奧創系統科技憑藉在毫米波技術與精密運動控制領域的深厚經驗，推出了 「LEO 衛星通訊動態追蹤與姿態模擬開發平台」，這是一套專為 B5G/LEO 衛星通訊演算法開發、移動式衛星通訊（SOTM）及導航戰測試所設計的一站式動態驗證系統。

核心硬體一：高負載客製化運動平台 (Motion Platform)

要模擬車輛或船舶的動態，我們提供高精度的三軸（或多軸）運動平台。

• 模擬極端姿態：
  平台可依據客戶需求客製化，模擬車輛或船舶在崎嶇地形或海浪中的 Yaw、Roll、Pitch 運動（例如正負三十度的大角度偏轉），平台採用直接驅動馬達設計，旋轉精度極高，確保重現真實軌跡時的平滑度與準確性。
• 強悍的負載與環境耐受力：
  與一般僅能放置輕型電路板的測試台不同，此平台專為搭載真實的天線實體、變頻器與電池設計，負載能力高達 30 公斤至 40 公斤；此外，具備 IP65 或 IP66 的防水抗鹽霧能力，甚至可以直接移至戶外進行實際環境模擬。
• 軌跡匯入與即時控制：
  透過軟體，工程師可以匯入真實錄製的車輛行駛軌跡數據（如從 IMU 記錄的姿態變化），讓平台按表操課，實現 100% 可重複的極端晃動測試。

圖說：整合 OHM⁺ 毫米波相控陣列天線與客製化高負載三軸平台，專為 B5G/LEO 衛星通訊演算法開發、移動式衛星通訊 (SOTM) 及導航戰測試設計的一站式動態驗證系統。

核心硬體二：毫米波相控陣列天線 (OHM⁺ DPA)

平台可搭載先進的 OHM⁺ DPA 毫米波相控陣列模組，作為演算法開發的射頻前端驗證工具。

• 支援高頻寬通訊：
  該模組支援 26.5 至 29.5 GHz 的毫米波頻段，完美對應高通量衛星的頻譜需求。
• 獨立控制與極速波束成形：
  具備 64 通道獨立控制與雙極化（線性/圓極化）特性，天線內建波束計算與功率偵測功能，能夠根據接收到的訊號強度，以毫秒級的速度自動鎖定最大功率點，達成極速的電子波束修正，無需過度依賴外部複雜運算,。
• 彈性拼接：
  模組化的設計允許開發者拼接多個天線模組，藉此增加天線增益或擴增電子掃描的範圍，滿足不同等級 SOTM 終端的開發需求。

專為毫米波應用打造的 64 通道 (8x8) 相控陣列天線，支援雙極化、波束賦形與即時追蹤，模組化設計可自由拼接，隨附視覺化控制軟體與開源 API，是 B5G 與衛星通訊研發的最佳利器。

軟體與系統整合：實現混合式動態追蹤 (Hybrid Tracking)

硬體的強大需要軟體來釋放，平台提供了開放的軟硬整合環境。

• 開源 API 支援：
  提供開源的應用程式介面（API），開發者可以輕易地將天線控制參數寫入自有的追蹤演算法中，可在平台上測試自己開發的「感測器融合（Sensor Fusion）」程式，觀察機械平台轉動與電子波束掃描如何協同工作，大幅降低演算法開發的門檻。
• 無縫介接 RF 儀器：
  系統內含毫米波上下變頻器（UDC），可將高頻訊號降至中頻，直接連接實驗室標準的 R&S 向量訊號產生器與頻譜分析儀，或是連接如 ACE9600 等進階通道模擬器，這讓您在測試機械追蹤能力的同時，也能同步量測 EVM、位元錯誤率（BER）與都卜勒效應補償等射頻通訊指標。

直觀操控：獨家的 "Drag-to-Steer" 功能，讓波束控制像操作遊戲一樣簡單直觀


專家級調校：進階面板支援對 64 個天線單元 (A1-H8) 進行逐一的幅度 (Amplitude) 與相位 (Phase) 校正。

應用場景拓展

這套系統的應用不僅限於商用衛星通訊：

• 換手 (Handover) 驗證：
  測試地面接收站在面對多顆 LEO 衛星快速交替時，天線波束切換的連續性與穩定度。
• 導航戰與抗干擾：
  若結合 GNSS 模擬器與陣列天線，平台亦可模擬戰鬥載具在高速機動與劇烈閃避時，抗干擾天線（CRPA）是否能持續維持零陷（Nulling）方向並鎖定衛星訊號。

實際系統配置將因應您的天線尺寸、重量、掃描角度需求（Yaw/Roll/Pitch）及測試頻段而高度客製化，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」，我們擁有豐富的航太與系統整合經驗，隨時準備為您提供最專業的配置建議與技術支援。

立即聯繫奧創系統，讓我們協助您在實驗室中掀起一場數位風暴。透過精準的動態追蹤與姿態模擬，確保您的 SOTM 產品無論在多麼顛簸的路面或狂暴的海象中，都能穩如泰山，時刻與星空保持最堅韌的連結。