铱星系统的前世今生，通导融合的技术奇迹

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沉寂多时的铱星，最近又火起来了，其火的重要原因是它从通信应用，跨界到导航与通信的融合应用，成为卫星导航的重要备份和替换手段。因此，第二代铱星星座将在今明两年内部署完毕，并投入正式服务。从来没有听说过，一个在天上差不多待了20年的卫星星座，平白无故地被新技术进行改造，从此复活，重新焕发青春，蛮有点神话传说的味道。其实铱星系统本身确实有许多故事，创造了许许多多的正面和反面的第一。

首先当然说，铱星名称的由来。铱星移动通信系统是美国于1987年提出的第一代全球卫星移动通信星座系统。为了保证通信讯号的覆盖范围，初期设计认为必须在天空上设置7条卫星运行轨道，每条轨道上均匀分布11颗卫星，组成一个完整的卫星移动通信的星座系统。由于它们就像化学元素铱（Ir）原子核外的77个电子绕核运转一样，所以将该星座称为铱星。后来经过计算证实，设置6条卫星运行轨道也能够满足技术性能要求，因此，卫星总数被减少到66颗，但仍按照原设计称为铱星移动通信系统。

全球铱星星座部署布设示意图

1997-1998年期间，美国铱星公司发射了六十六颗用于手机全球通讯的人造卫星，这些人造卫星总称铱星。铱星移动通信系统是美国铱星公司委托摩托罗拉公司设计的系统，它通过使用卫星手持电话机，透过卫星可在地球上的任何地方拨出和接收电话讯号。铱星系统开创了全球个人通信的新时代，被认为是现代通信的一个里程碑。整个铱星系统耗资达50多亿美元，每年光系统的维护费就要几亿美元。价格不菲的“铱星”通讯在市场上遭受到了冷遇，用户最多时才5.5万，而据估算它必须发展到50万用户才能赢利。由于债务危机、市场疲乏、技术缺陷、管理松散等多种多样的原因，2000年3月铱星公司宣布破产。

铱星在2001年接受不足建设投资的1%（4800万美元）新注资后起死回生，美国军方是它主要客户，还被用于伊拉克战争，负责美军以及美军与盟军之间的协调行动。整个铱星群没有离轨的主要原因之一，是因为美国政府认为它是战争期间美军战士的必要战术能力，以及作为一个惊人的R＆R工具的鼓励士气的目的（铱星系统支持军人与亲人的对话）。 2009年2月10日上午，美国1997年发射的“铱星33号”与一颗俄罗斯1993年发射、1995年报废的军用卫星“宇宙2251号”相撞，地点位于西伯利亚上空，一时间，铱星又被大家关注了一番。2010年，铱星通信与波音公司就卫星网络的维护，运行和支持达成了长期协议。波音运营星座，并为铱星的卫星控制系统（SCS）提供支持。

几年前，有人发表文章提出，铱星与GPS结合的iGPS概念，利用载波相位测距测量，可实现高完好性的精密导航系统。这就是说，由快速移动的铱星飞船产生的大的几何变化使得能够快速漂移估计周期模糊度。利用铱卫星增强GPS还保证信号冗余，其使得能够使用载波相位接收机自主完好性监控（RAIM）进行故障检测。在短时间段内，可以利用测量误差源的时间相关性来建立可靠的误差模型，因此放松对差分改正的要求。在该文中，推导出一种新的电离层误差模型，以解释在短时间内跨越大部分天空的铱星卫星信号。然后，引入固定间隔定位和周期模糊度估计算法来处理铱星和GPS码和载波相位观测。描述和评估基于残余的载波相位RAIM检测算法以抵抗所有幅度和起始时间的单卫星步长和斜坡型故障。最后，关注电离层相关系统设计变量（电离层误差模型参数，码载波发散，单频和双频实现）的灵敏度分析探讨了iGPS实现一些最严格的导航完整性要求的潜力，能够覆盖在洲际范围。

至今，铱星的发射升空的卫星数量已经达到95颗。铱星的技术奇迹远不是前面所言的局限。原来铱星还有不少技术奇迹，譬如打破了几乎所有制造航天器的所谓规则：一是卫星制造使用的是没有任何完全空间质量限定或认证的部件；二是卫星不是在洁净室内建造的，这些卫星像汽车一样是“水平”地移动在装配线上；三是移动装配线每五天由一个名不见经传的公司生产一颗卫星，该公司最终成为洛克希德马丁（LMCO）的一部分；四是这些卫星可由几乎每个具有发射能力的航天国家加以发射；五是原来的铱星卫星的工作寿命为五年，这是18年以前发生的事情。目前的66 plus卫星的铱星群，其中许多卫星已超过其预计寿命近400％，并且仍然有效工作。

今年1月14日一箭十星的铱星发射 铱星成为全球飞机空中交通监控的手段

最近，铱星（Iridium）的公司宣布了新一代铱星的全球天基能力，承诺补充和增强GPS和其他PNT星座。路透社援引铱星通信公司CEO Matthew Desch的话说，新技术使用的是邮票大小的芯片，最终可以集成到其他设备，如重型机械、汽车和电网设备。该系统称为铱星STL（卫星授时和定位）系统，通过铱星的卫星星座发送信号，将代码传送到独立认证的地面台站。铱星公司和私营（Satelles）公司说，STL作为一个系统，已经在军事、学术和商业应用中得到了证明。（Satelles和波音公司于2013年签订了STL的专利和技术许可协议）。

铱星的下一代（Iridium NEXT）全球卫星星座，将支持STL解决方案。 Iridium NEXT计划于2018年年初完成。除了支持目前的铱星星座外，波音公司还与主承包商Thales Alenia Space签订合同，为Iridium NEXT提供系统集成和测试支持。因此，虽然STL远不具体，但它使得铱星又一个有趣的可能性被提出，或已经显然建立了在GPS和PNT在轨卫星增强这样的基础设施方面。

2017年1月14日，SpaceX公司在美国加州范登堡空军基地，用Falcon 9火箭，一箭十星地实现了新一代铱星（Iridium NEXT）的首发式。在其后的18个月中，还有9次类似的发射，将实现星座卫星的全部更新。Iridium NEXT将实现称为Iridium CertusSM新的宽带多服务能力，同时提供技术灵活性，以支持铱星广泛的合作伙伴网络创新的新服务和技术。在这些技术中，来自铱星合作伙伴Aireon的一个独特的托管有效载荷，将提供实时全球飞机监视服务，提高飞机在地球上空的能见性，实现自相关监测广播功能，其空基ADS-B网络将改变空中交通管理能力，在全球100％的地球上空空域提供空中交通监视和飞行跟踪。