俄羅斯全球導航衛星系統:俄羅斯空間局管理的衛星定位系統-中文百科頻道

機制

與美國的GPS系統不同的是GLONASS系統采用頻分多址(FDMA)方式，根據載波頻率來區分不同衛星（GPS是碼分多址（CDMA），根據調制碼來區分衛星）。每顆GLONASS衛星發播的兩種載波的頻率分别為L1=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+0.4375k(MHz)，其中k=1～24為每顆衛星的頻率編号。所有GPS衛星的載波的頻率是相同，均為L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz。GPS由24顆衛星組成，分布在6條交點互隔60度的軌道面上，精度約為10米，軍民兩用，正在試驗第二代衛星系統。

GLONASS衛星的載波上也調制了兩種僞随機噪聲碼：S碼和P碼。俄羅斯對GLONASS系統采用了軍民合用、不加密的開放政策。

GLONASS系統單點定位精度水平方向為16m，垂直方向為25m。

GLONASS衛星由質子号運載火箭一箭三星發射入軌，衛星采用三軸穩定體制，整量質量1400kg，設計軌道壽命5年。所有GLONASS衛星均使用精密铯鐘作為其頻率基準。第一顆GLONASS衛星于1982年10月12日發射升空。共發射了80餘顆GLONASS衛星，僅2000年10月13日發射了三顆衛星。截止2001年1月10日為止尚有10顆GLONASS衛星正在運行。“質子”号系列運載火箭是蘇聯研制的第一種非導彈衍生的、專為航天任務設計的大型運載器。

所謂一箭三星，2018年3月31日上午11時22分，中國在太原衛星發射中心以“一箭三星”方式成功發射三顆高分辨率光學衛星，組成中國首個民用業務衛星星座。

為進一步提高Glonass系統的定位能力，開拓廣大的民用市場，俄政府計劃用4年時間将其更新為Glonass-M系統。内容有：改進一些地面測控站設施；延長衛星的在軌壽命到8年；實現系統高的定位精度：位置精度提高到10～15m，定時精度提高到20～30ns，速度精度達到0.01m/s。

另外，俄計劃将系統發播頻率改為GPS的頻率，并得到美羅克威爾公司的技術支援。

GLONASS系統的主要用途是導航定位，當然與GPS系統一樣，也可以廣泛應用于各種等級和種類的測量應用、GIS應用和時頻應用等。

現狀

起初，前蘇聯要用20年時間發射76顆GLONASS衛星。到1995年，俄羅斯隻完成24顆中高度圓軌道衛星加1顆備用衛星組網，耗資30多億美元，此衛星網由俄羅斯國防部控制。 GLONASS空間部分也由24顆衛星組成。俄羅斯對GLONASS系統采用了軍民合用、不加密的開放政策。GLONASS系統單點定位精度水平方向為16m，垂直方向為25m。其應用普及情況遠不及GPS。前一時期由于經濟困難無力補網，原來在軌衛星陸續退役，現在軌道上隻有6顆星可用，不能獨立組網，隻能與GPS聯合使用。

全球導航衛星系統是從1982年10月2日開始啟動的。1993年9月擁有12顆衛星的這一系統正式運行。2005年該系統衛星集群的衛星從2004年的14顆增加到17顆。未來幾年衛星集群将由使用壽命為7年的新一代“全球導航衛星系統-M”型衛星和使用壽命為10年的“全球導航衛星系統-K”型衛星擴充。

在聯邦航天項目框架内，到2012年年底俄羅斯全球導航衛星系統計劃将衛星集群的衛星數量增至24顆。

俄聯邦太空署信息中心提供的資料顯示，GLONASS為提供全球、全天候免費服務衛星信号，可用性如圖2所示，覆蓋全球範圍。

同時，從衡量定位精度的幾何精度因子（PDOP）快照截圖可以看出，世界上大多數國家的PDOP值小于3（黃色标識），表明良好的能見度和GLONASS星座有利的幾何位置精度。數值越小精度越高。

定位精度一直在提升，2013年可以達到1.5米（2D RMS）。

組成

GLONASS衛星星座

GLONASS衛星導航系統擁有工作衛星21顆，同時還有3顆備份衛星。衛星星座的軌道為3個等間隔橢圓軌道面，24顆衛星均布于該3個軌道。3個軌道平面的相互夾角按升交點經度計算為120°，編号按地球自西向東的旋轉方向遞增，分别為No．1、No．2、No．3。1～8号衛星在No．1軌道，其餘類推。各軌道的衛星編号均按衛星運動的反方向遞增。軌道傾角64．8°±0．3°，軌道偏心率為±0．01。衛星距地面高度為1．91萬km，運行周期為1 1h15m45 s。由于GLONASS衛星軌道傾角大于GPS衛星的軌道傾角，故在高緯度(50度以上)地區的可視性較好。地面用戶每天提前4．07min見到同一顆衛星，在中國境内可見到24顆中高度角5度以上的11顆衛星，比能夠見到的GPS衛星要多3～4顆。每顆GLONASS衛星上都裝有铯原子鐘，以産生高穩定的時間标準，并向所有星載設備提供同步信号。星載計算機将從地面控制站接收到的信息進行處理，生成導航電文向地面用戶播發。

地面控制系統

地面控制系統包括一個系統控制中心(設在莫斯科的Golisyno-2)，一個指令跟蹤站(CTS)，網絡分布在俄羅斯境内。CTS跟蹤着GLONASS可視衛星，遙測所有衛星，進行測距數據的采集和處理，并向各衛星發送控制指令和導航信息。在地面控制站(GCS)内有激光測距設備對測距數據作周期修正，為此所有GLONASS衛星上都裝有激光反射鏡。

用戶設備

GLONASS用戶端設備為用戶接收機。用戶通過GLONASS用戶接收機同步、追蹤4顆及以上衛星，将接收的

信号計算出導航者位置坐标值、時間等。實際應用中一般設計為能同時接收GLONASS、GPS衛星信号。用戶接收機可以單獨使用GLONASS衛星信号定位，也可與GPS組合使用定位。結合GPS與GLONASS，對提升精度或整體性改善度是一個很好的選擇。相對于GPS設備，GLONASS組合定位用戶接收機優勢如下：

1、精度因子改善。由于結合GPS與GLONASS衛星，可視衛星數量增加與幾何關系的改善，可降低精度因子，也可提升定位精度。

2、避免地形遮蔽的影響。對于城市峽谷或山區而言，可視衛星數量可能低于4顆而導緻無法定位。若結合GPS與GLONASS，可克服地形遮蔽的影響。

3、增強整體性。由于有了更多可視衛星，導航者在自主式偵測時，可以較容易偵測與分辨異常現象，也增強了整體性。

4、增強妥善性。結合了GPS與GLONASS後，導航者的正常動作較不會是受到某顆衛星異常的影響。較容易取得持續的服務與較高的妥善率。