【转】GLONASS全球卫星导航系统

GLONASS是“GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE（全球卫星导航系统）”的缩写，作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。按计划，该系统将于2007年年底之前开始运营，届时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。该系统和 GPS一样，也采用距离交会原理进行工作，可为地球上任何地方及近地空间的用户提供连续的、精确的三维坐标、三维速度及时间信息。

恐怕很少有人知道， GLONASS的正式组网比GPS还早，这也是美国加快GPS建设的重要原因之一。不过苏联的解体让GLONASS受到很大影响，正常运行卫星数量大减， 甚至无法为为俄罗斯本土提供全面导航服务，更不要说和GPS竞争。到了21世纪初随着俄罗斯经济的好转，GLONASS也开始恢复元气，推出了 GLONASS-M和更现代化的GLONASS-K卫星更新星座。 
    GLONASS已经于2011年1月1日在全球正式运行。根据俄罗斯联邦太空署信息中心提供的数据（2012年10月10日），目前有24颗卫星正常工作、3颗维修中、3颗备用、1颗测试中。
    GLONASS卫星在轨重量为1.4吨，圆柱形星体的两侧配备有太阳能电池帆板，其面积约为7平方米，功率为1.6kW。卫星体前端安有12根L波段发射天线，用以向用户发射导航信号。星载铯原子钟为卫星提供基准频率。

GLONASS采用频分多址技术，第i颗卫星的信号频率为：

    从1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星起至1995年12月14日止，先后共发射了73颗GLONASS卫星，最终建成了由24颗工作卫 星组成的卫星星座。这24颗卫星均匀分布在三个轨道倾角为64.8度的轨道上。相邻轨道面的升交点赤经之差为120度。每个轨道面上均匀分布8颗卫星。卫 星在几乎为圆形的轨道上飞行。卫星的平均高度为19390Km，运行周期为11小时15分钟44秒。

GLONASS的地面监控部分均设在前苏联的本土内。其系统控制中心位于莫斯科，5个跟踪站分别位于Ternopol、st．Peterbury、Eniseisk、Balkash、kom somclsk-cnamur。
    GLONASS所用的时间系统是前苏联自己维持的UTC时间，除了存在跳秒外，与GPS时间之间还有数十纳秒的差异o  GLONASS所用的坐标系是PZ90坐标系，与GPS所用的WGS-84也不相同。
    GLONASS卫星虽然已于1996年初组网成功并正式投入运行，但由于卫星的平均寿命过短，一般仅为2—3年，加之俄罗斯的经济状况欠佳，没有足够的资 金来及时补发新卫星，所以至2000年底卫星数已减少至6颗，系统已无法正常工作。此后，随着经济情况的好转，俄罗斯政府制定了“拯救GLONASS的补 星计划”，并着手对系统进行现代化改造，其主要措施为：
   （1）在2003年前发射GLONASS-MI卫星，卫星的工作寿命预计为5年，在轨重量为1480kg。
   （2）在2003年后发射GLONASS-M2卫星，设计工作寿命为7年，在轨重量为2000kg，并增设第二民用频率。
   （3）2009年开始研制第三代的GLONASS-K卫星，设计工作寿命为10年，并增设第三个频率(1201.74一1208. 51MHz)0 2010年后重新建成由24颗GLONASS_M卫星和GLONASS-K卫星组成的卫星星座。
   （4）2015年发射新型的GLONASS-KM卫星，改进地面控制系统及坐标系统，使其与ITRF框架保持一致， 提高卫星钟的稳定度，以进一步改善系统的性能。至2009年12月29日，星座中共有22颗卫星，其中15颗处于正常工作状态，3颗卫星处于维修状态，3 颗新发射的卫星处于启动调整状态，另l颗卫星从2009年6月起就停止工作，无法启动。

与GPS不同，GLONASS采用了频分多址技术FDMA。这种方法的优点是敌对方发出的某一干扰信号只会影响与其频率相仿的卫星信号，对其他卫星信号不 会产生显著的影响；不同卫星信号间也不会产生严重的干扰；测距码的结构比码分多址要简单得多。FDMA的缺点是接收机体积大、价格贵，因为处理不同频率的 卫星信号时需配备更多的前端部件。此外，系统占用的频率资源也要大得多，其中有一部分与VLBI所用的频谱重叠，所以GLONASS决定将位于地球两侧的 两个卫星共用一个频率，把所占用的频率压缩一半。同时也在考虑今后是否改用码分多址技术。
    CLONASS与GPS的另一差异是：GPS的地面监测站是较均匀地分布在全球范围内的，而GLONASS的监测站则布设在国内。为弥补国内布站的缺陷， 在卫星上配备了后向激光反射棱镜，通过激光测卫观测值（精度优于2cm）来校正无线电测距的结果，以提高测距精度。此外，又将卫星高度降低至 19lOOkm，相应的卫星运行周期减少为llh 15min。一天内卫星运行17/8圈，而同一轨道上相邻卫星间的间隔正好为1/8圈．也就是说，一天后同一时间，同一方向出现的是一颗相邻卫星，每8天 循环一次。这种安排有助于对所有卫星较均匀地进行跟踪观测。此外，由于俄罗斯处于高纬度地区，因此把GLONASS的轨道倾角也提高了大约10度，以便对 高纬度地区有更好的覆盖率。