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俄罗斯全球导航卫星系统

俄罗斯全球导航卫星系统简称GLONASS,是俄罗斯空间局管理的卫星定位系统,预计共发射有24颗卫星。

GLONASS于1982年10月2日开始启动,由卫星星座、地面监测控制站、用户设备3部分组成。

GLONASS是GLObal NAvigation Satellite System(全球导航卫星系统)的字头缩写,是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统,也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。现由俄罗斯空间局管理。

GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星组成,均匀分布在3个近圆形的轨道平面上,每个轨道面8颗卫星,轨道高度19100公里,运行周期11小时15分,轨道倾角64.8°。

与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式,根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址(CDMA),根据调制码来区分卫星)。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+0.4375k(MHz),其中k=1~24为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率是相同,均为L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz。

GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码:S码和P码。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。

GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m,垂直方向为25m。

GLONASS卫星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨,卫星采用三轴稳定体制,整量质量1400kg,设计轨道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。第一颗GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。到目前为止,共发射了80余颗GLONASS卫星,仅2000年10月13日发射了三颗卫星。截止2001年1月10日为止尚有10颗GLONASS卫星正在运行。

为进一步提高Glonass系统的定位能力,开拓广大的民用市场,俄政府计划用4年时间将其更新为Glonass-M系统。内容有:改进一些地面测控站设施;延长卫星的在轨寿命到8年;实现系统高的定位精度:位置精度提高到10~15m,定时精度提高到20~30ns,速度精度达到0.01m/s。

另外,俄计划将系统发播频率改为GPS的频率,并得到美罗克威尔公司的技术支援。

GLONASS系统的主要用途是导航定位,当然与GPS系统一样,也可以广泛应用于各种等级和种类的测量应用、GIS应用和时频应用等。

起初,前苏联要用20年时间发射76颗GLONASS卫星。到1995年,俄罗斯只完成24颗中高度圆轨道卫星加1颗备用卫星组网,耗资30多亿美元,此卫星网由俄罗斯国防部控制。 GLONASS空间部分也由24颗卫星组成。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m,垂直方向为25m。其应用普及情况远不及GPS。前一时期由于经济困难无力补网,原来在轨卫星陆续退役,现在轨道上只有6颗星可用,不能独立组网,只能与GPS联合使用。

全球导航卫星系统是从1982年10月2日开始启动的。1993年9月拥有12颗卫星的这一系统正式运行。2005年该系统卫星集群的卫星从2004年的14颗增加到17颗。未来几年卫星集群将由使用寿命为7年的新一代"全球导航卫星系统-M"型卫星和使用寿命为10年的"全球导航卫星系统-K"型卫星扩充。

在联邦航天项目框架内,到2012年年底俄罗斯全球导航卫星系统计划将卫星集群的卫星数量增至24颗。

俄联邦太空署信息中心提供的资料显示,GLONASS为提供全球、全天候免费服务卫星信号,可用性如下右图,覆盖全球范围。

同时,从衡量定位精度的几何精度因子(PDOP)快照截图可以看出,世界上大多数国家的PDOP值小于3(黄色标识),表明良好的能见度和GLONASS星座有利的几何位置精度。数值越小精度越高。

定位精度一直在提升,2013年可以达到1.5米(2D RMS)

GLONASS用户端设备为用户接收机。用户通过GLONASS用户接收机同步、追踪4颗及以上卫星,将接收的信号计算出导航者位置坐标值、时间等。实际应用中一般设计为能同时接收GLONASS、GPS卫星信号,如下图示。用户接收机可以单独使用GLONASS卫星信号定位,也可与GPS组合使用定位。结合GPS与GLONASS,对提升精度或整体性改善度是一个很好的选择。相对于GPS设备,GLONASS组合定位用户接收机优势如下:

根据俄罗斯GLONASS-NIS(俄罗斯GLONASS国家服务运营商)提供的信息,俄罗斯GLONASS在全球布局推广:

乌克兰:合作中,白俄罗斯:合作中,哈萨克斯坦:谈判中,印度:合作中,委拉瑞拉:谈判中,巴西:合作中,埃及:谈判中,南非:谈判中,土耳其:谈判中

在俄罗斯,已经在如下项目中应用GLONASS:

在中国,GLONASS也在越来越多的领域应用,如精确农业、无人机导航、GIS测绘、个人定位、车载定位与导航、船舶海航等。

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