總述
“格洛納斯GLONASS”是俄語中“全球衛星導航係統GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的縮寫。作用類似於美國的GPS、歐洲的伽利略衛星定位係統。最早開發於蘇聯時期,後由俄羅斯繼續該計劃。
俄羅斯1993年開始獨自建立本國的全球衛星導航係統。按計劃,該係統於2007年年底開始運營,但隻開放俄羅斯境內衛星定位及導航服務。2009年年底前,其服務範圍將拓展到全球。該係統主要服務內容包括確定陸地、海上及空中目標的坐標及運動速度信息等。
格洛納斯項目是蘇聯在1976年啟動的項目,格洛納斯係統將使用24顆衛星實現全球定位服務,可提供高精度的三維空間和速度信息,也提供授時服務。按照設計,格洛納斯星座衛星由中軌道的24顆衛星組成,包括21顆工作星和3顆備份星,分布於3個圓形軌道麵上,軌道高度19100千米,傾角64.8°。和GPS係統不同,格洛納斯係統使用頻分多址(FDMA)的方式,每顆格洛納斯衛星廣播兩種信號,L1和L2信號。具體地說,頻率分別為L1=1602+0.5625*k(MHz)和L2=1246+0.4375*k(MHz),其中k為1~24為每顆衛星的頻率編號,同一顆衛星滿足L1/L2=9/7.格洛納斯係統設計定位精度為在95%的概率條件下,水平向為100米,垂直向為150米。
係統組成
由衛星星座、地麵監測控製站和用戶設備三部分組成。
GLONASS星座
GLONASS星座由27顆工作星和3顆備份星組成,所以GLONASS星座共由30顆衛星組成。27顆星均勻地分布在3個近圓形的軌道平麵上,這三個軌道平麵兩兩相隔120度,每個軌道麵有8顆衛星,同平麵內的衛星之間相隔45度,軌道高度2.36萬公裏,運行周期11小時15分,軌道傾角56度。
地麵支持係統
地麵支持係統由係統控製中心、中央同步器、遙測遙控站(含激光跟蹤站)和外場導航控製設備組成。地麵支持係統的功能由蘇聯境內的許多場地來完成。隨著蘇聯的解體,GLONASS係統由俄羅斯航天局管理,地麵支持段已經減少到隻有俄羅斯境內的場地了,係統控製中心和中央同步處理器位於莫斯科,遙測遙控站位於聖彼得堡、捷爾諾波爾、埃尼謝斯克和共青城。
用戶設備
GLONASS用戶設備(即接收機)能接收衛星發射的導航信號,並測量其偽距和偽距變化率,同時從衛星信號中提取並處理導航電文。接收機處理器對上述數據進行處理並計算出用戶所在的位置、速度和時間信息。GLONASS係統提供軍用和民用兩種服務。
GLONASS係統絕對定位精度水平方向為16米,垂直方向為25米。目前,GLONASS係統的主要用途是導航定位,當然與GPS係統一樣,也可以廣泛應用於各種等級和種類的定位、導航和時頻領域等。
與美國的GPS係統不同的是GLONASS係統采用頻分多址(FDMA)方式,根據載波頻率來區分不同衛星(GPS是碼分多址(CDMA),根據調製碼來區分衛星)。每顆GLONASS衛星發播的兩種載波的頻率分別為L1=1602+0.5625K(MHZ)和L2=1246+0.4375K(MHZ),其中K=1~24為每顆衛星的頻率編號。所有GPS衛星的載波的頻率是相同,均為L1=1575.42MHZ和L2=1227.6MHZ。
GLONASS衛星的載波上也調製了兩種偽隨機噪聲碼:S碼和P碼。俄羅斯對GLONASS係統采用了軍民合用、不加密的開放政策。
GLONASS係統單點定位精度水平方向為16M,垂直方向為25M。
GLONASS衛星由質子號運載火箭一箭三星發射入軌,衛星采用三軸穩定體製,整量質量1400KG,設計軌道壽命5年。所有GLONASS衛星均使用精密銫鍾作為其頻率基準。第一顆GLONASS衛星於1982年10月12日發射升空。到目前為止,共發射了80餘顆GLONASS衛星,最近一次是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。