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格洛納斯系統

俄罗斯的卫星导航系统

格洛納斯系統（俄語：Глобальная нaвигационная спутниковая система，羅馬化：Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya sistema[註 1]，意譯為「全球導航衞星系統」，縮寫為俄語：ГЛОНАСС，羅馬化：GLONASS）為蘇聯於1982年研發的衞星導航系統，蘇聯解體並由俄羅斯繼承後曾一度喪失大多數衞星與功能。其定位類似於美國的全球定位系統、歐盟的伽利略定位系統和中國的北斗衞星導航系統，但與其他三種不同的是其採用了獨一無二的FDMA訊號技術，導致其抗干擾能力極強，但同時精確度亦靠其他系統為低[1]。

格洛納斯系統
GLONASS
國家或地區 蘇聯→
 俄羅斯
運行組織俄羅斯國家航天集團
類型軍用、民用
狀態運行中
覆蓋範圍全球
精度2.8–7.38米
星座規模
衞星總數26
在軌衞星數量24
首次發射1982年10月12日，距今42年51天
上一次發射2022年10月10日，距今2年53天
軌道類型
軌道構型3x MEO
軌道高度19,130公里

系統架構

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GPS, GLONASS, Galileo, 北斗（COMPASS），與國際太空站（ISS）、哈伯（Hubble）太空望遠鏡、銥（Iridium）通訊衞星的軌道比較圖

GLONASS系統由空間部分、控制部分和用戶部分所組成。

空間部分

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  • 衞星數量：24顆工作衞星
  • 軌道數量：3，每個軌道有8顆衞星
  • 軌道傾角：64.8度
  • 軌道高度：19000公里
  • 運行周期：11小時15分40秒
  • 系統參考時間：UTC
  • 系統參考座標：PZ-90
  • 訊號型式：FDMA,CDMA

截至2019年7月28日，在軌衞星共有27顆。[2]

  • 軌道平面1：8顆正在運作
  • 軌道平面2：8顆正在運作，2顆後備
  • 軌道平面3：8顆正在運作，1顆正進行測驗

歷史

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該系統最早在1976年由蘇聯海軍提出，1982年開始，現在由俄羅斯政府負責管理。1990~1991年組建成具備覆蓋全球的衞星導航系統，從1982年12月12日開始，該系統的導航衞星不斷得到補充，至1995年，該系統衞星在數目上基本上得到完善，但隨着俄羅斯經濟不斷衰弱，該系統亦因日久失修等原因陷入崩潰邊緣。但2001年到2010年10月俄羅斯政府已經補齊了該系統需要的24顆衞星。[3]。

蘇聯時期

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20世紀60至70年代，蘇聯當時的西科琳衞星定位系統（英語：Tsiklon (satellite)）過於陳舊，無法及時地提供準確的定位，已經無法滿足蘇聯產生的各種新的需要，蘇聯決定組建新的的衞星導航系統。1968-1969年蘇聯國防部、國家科學院和蘇聯海軍聯合開發新的導航系統用於海陸空及太空的軍事力量。1970年，這些部門聯合制定了關於此計劃的文書。

1976年，取名為「格洛納斯統一空間導航系統的部署的討論」方案在蘇共中央委員會和蘇聯內閣分別獲得通過。1982年，發射首顆衞星入軌。但由於航天撥款不足，該系統部分衞星一度老化，最嚴重曾只剩6顆衞星運行。

俄羅斯時期

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2003年12月，由俄國應用力學科研生產聯合公司研製的新一代衞星交付聯邦航天局和國防部試用，為2008年全面更新Glonass系統作準備。在技術方面，GLONASS系統的抗干擾能力比GPS要好，但其單點定位精確度不及GPS系統。2004年，印度和俄羅斯簽署了《關於和平利用俄全球導航衞星系統的長期合作協議》，正式加入了GLONASS系統，計劃聯合發射18顆導航衞星。

2006年12月25日，俄羅斯用質子-K運載火箭發射了3顆格洛納斯-M衞星，使格洛納斯系統的衞星數量達到17顆[4]。

2010年12月5日，俄羅斯攜帶有3顆衞星的質子－M運載火箭發射後偏離正常軌道，墜落夏威夷附近的太平洋中[5]。

2011年2月26日，發射了一顆格洛納斯-K衞星[6]。

2013年7月2日，搭載三顆「格洛納斯-M」導航衞星的俄羅斯質子-M運載火箭在哈薩克斯坦拜科努爾航天發射場點火升空後發生偏轉並爆炸解體。[7]。

與GPS的對比

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特性

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在技術方面，GLONASS與GPS有以下幾點不同之處[3]：

  • 衞星發射頻率：GPS的衞星訊號採用碼分多址（CDMA）體制，每顆衞星的訊號頻率和調制方式相同，不同衞星的訊號靠不同的偽碼區分。而GLONASS採用頻分多址（FDMA）體制，衞星靠頻率不同來區分，每組頻率的偽隨機碼相同。基於這個原因，GLONASS可以防止整個衞星導航系統同時被敵方干擾，因而具有更強的抗干擾能力。
  • 坐標系：GPS使用世界大地坐標系（WGS84），而GLONASS使用的則是1990年蘇聯官方所制定的PZ-90參考坐標系。
  • 時間標準：GPS系統時與世界標準時間（UTC）相關聯，而GLONASS則與莫斯科標準時間（UTC+3）相關聯。

S.A.干擾

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此外，由於GLONASS沒有施加S.A.干擾（Selective Availability），所以它的民用精度優於2000年5月1日之前有施加S.A.干擾的GPS系統[8][9]。但是GLONASS的應用普及度還遠不及GPS，主要是因為俄羅斯長期以來不夠重視開發民用市場。

民用市場

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2010年代起，已有包括iPhone 4S以後版本、iPad 3以後版本、Samsung Galaxy系列（不包括低階和部分舊型號中高階型號）、SONY Xperia系列手機、魅族MX2、Nokia Lumia 920、華碩Padfone 2等iOS、Android、Windows Phone 8系統的眾多廠牌智能手機，以及Garmin推出的戶外休閒導航儀eTrex 30等機種都同時支援GLONASS和GPS雙定位系統。

Nokia也表示將在其即將推出的手機中使用GLONASS[10]。2012年10月16日，HTC發表該公司旗艦機種ONE X+手機中應用此技術。[11]

註釋

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  1. ^ 英語：GLObal NAvigation Satellite System

參考資料

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  1. ^ 存档副本. [2023-04-08]. （原始內容存檔於2023-05-22）. 
  2. ^ Information and Analysis Center for Positioning, Navigation and Timing, Korolyov, Russia. Information analytical centre of GLONASS and GPS controlling. [2019-01-24]. （原始內容存檔於2021-02-02）. 
  3. ^ 3.0 3.1 卫星定位系统对比：GPS、GLONASS和伽利略. 中國科學院對地觀測與數碼地球科學中心. 2009-02-02 [2012-01-13]. （原始內容存檔於2020-10-07）. 
  4. ^ 俄罗斯发射3颗“格洛纳斯-M”卫星. [2006-12-26]. （原始內容存檔於2016-11-05）. 
  5. ^ 俄导航卫星发射失败系火箭助推器故障所致. 科學網. 2010-12-09 [2010-12-15]. （原始內容存檔於2020-10-05）. 
  6. ^ 田冰. 俄罗斯成功发射首颗第三代全球定位导航卫星. 科學網. 2011-02-26 [2011-02-28]. （原始內容存檔於2020-10-22）. 
  7. ^ 范辰言. 俄火箭搭三颗导航卫星凌空爆炸场面惨. [2013-07-02]. （原始內容存檔於2019-08-12）. 
  8. ^ GPS,GLONASS,GALILEO,北斗四大衛星定位系统介绍. GPS報. 2010-01-22 [2012-01-13]. （原始內容存檔於2012-03-21）. 
  9. ^ 廖俊銘MOLEX LIAO. GPS簡介. Molex_Liao通訊技術網. [2012-05-26]. （原始內容存檔於2012-02-01） （中文（繁體））. 美國總統克林頓,2000年5月1日下令美國國防部，解除多年來對全球衞星定位系統GPS訊號的干擾訊號S.A. .干擾解除後，將大幅提高現有GPS的準確性，這對民間產業來說是項大利多. 
  10. ^ 诺基亚手机将使用俄罗斯GLONASS导航系统. GPS世界. 2011-11-18 [2012-01-13]. [失效連結]
  11. ^ hTC發表該公司旗艦機種ONE X+使用俄罗斯GLONASS導航系统. hTC. 2012-10-16 [2012-10-16]. （原始內容存檔於2013-02-15）. 

參考文獻

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參見

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外部連結

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