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格洛纳斯系统

俄罗斯的卫星导航系统

格洛纳斯系统（俄语：Глобальная нaвигационная спутниковая система，罗马化：Globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya sistema[注 1]，意译为“全球导航卫星系统”，缩写为俄语：ГЛОНАСС，罗马化：GLONASS）为苏联于1982年研发的卫星导航系统，苏联解体并由俄罗斯继承后曾一度丧失大多数卫星与功能。其定位类似于美国的全球定位系统、欧盟的伽利略定位系统和中国的北斗卫星导航系统，但与其他三种不同的是其采用了独一无二的FDMA信号技术，导致其抗干扰能力极强，但同时精确度亦靠其他系统为低[1]。

格洛纳斯系统
GLONASS
国家或地区 苏联→
 俄罗斯
运行组织俄罗斯国家航天集团
类型军用、民用
状态运行中
覆盖范围全球
精度2.8–7.38米
星座规模
卫星总数26
在轨卫星数量24
首次发射1982年10月12日，距今42年73天
上一次发射2022年10月10日，距今2年75天
轨道类型
轨道构型3x MEO
轨道高度19,130公里

系统架构

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GPS, GLONASS, Galileo, 北斗（COMPASS），与国际太空站（ISS）、哈伯（Hubble）太空望远镜、铱（Iridium）通讯卫星的轨道比较图

GLONASS系统由空间部分、控制部分和用户部分所组成。

空间部分

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  • 卫星数量：24颗工作卫星
  • 轨道数量：3，每个轨道有8颗卫星
  • 轨道倾角：64.8度
  • 轨道高度：19000公里
  • 运行周期：11小时15分40秒
  • 系统参考时间：UTC
  • 系统参考座标：PZ-90
  • 信号型式：FDMA,CDMA

截至2019年7月28日，在轨卫星共有27颗。[2]

  • 轨道平面1：8颗正在运作
  • 轨道平面2：8颗正在运作，2颗后备
  • 轨道平面3：8颗正在运作，1颗正进行测验

历史

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该系统最早在1976年由苏联海军提出，1982年开始，现在由俄罗斯政府负责管理。1990~1991年组建成具备覆盖全球的卫星导航系统，从1982年12月12日开始，该系统的导航卫星不断得到补充，至1995年，该系统卫星在数目上基本上得到完善，但随着俄罗斯经济不断衰弱，该系统亦因日久失修等原因陷入崩溃边缘。但2001年到2010年10月俄罗斯政府已经补齐了该系统需要的24颗卫星。[3]。

苏联时期

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20世纪60至70年代，苏联当时的西科琳卫星定位系统（英语：Tsiklon (satellite)）过于陈旧，无法及时地提供准确的定位，已经无法满足苏联产生的各种新的需要，苏联决定组建新的的卫星导航系统。1968-1969年苏联国防部、国家科学院和苏联海军联合开发新的导航系统用于海陆空及太空的军事力量。1970年，这些部门联合制定了关于此计划的文书。

1976年，取名为“格洛纳斯统一空间导航系统的部署的讨论”方案在苏共中央委员会和苏联内阁分别获得通过。1982年，发射首颗卫星入轨。但由于航天拨款不足，该系统部分卫星一度老化，最严重曾只剩6颗卫星运行。

俄罗斯时期

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2003年12月，由俄国应用力学科研生产联合公司研制的新一代卫星交付联邦航天局和国防部试用，为2008年全面更新Glonass系统作准备。在技术方面，GLONASS系统的抗干扰能力比GPS要好，但其单点定位精确度不及GPS系统。2004年，印度和俄罗斯签署了《关于和平利用俄全球导航卫星系统的长期合作协议》，正式加入了GLONASS系统，计划联合发射18颗导航卫星。

2006年12月25日，俄罗斯用质子-K运载火箭发射了3颗格洛纳斯-M卫星，使格洛纳斯系统的卫星数量达到17颗[4]。

2010年12月5日，俄罗斯携带有3颗卫星的质子－M运载火箭发射后偏离正常轨道，坠落夏威夷附近的太平洋中[5]。

2011年2月26日，发射了一颗格洛纳斯-K卫星[6]。

2013年7月2日，搭载三颗“格洛纳斯-M”导航卫星的俄罗斯质子-M运载火箭在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场点火升空后发生偏转并爆炸解体。[7]。

与GPS的对比

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特性

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在技术方面，GLONASS与GPS有以下几点不同之处[3]：

  • 卫星发射频率：GPS的卫星信号采用码分多址（CDMA）体制，每颗卫星的信号频率和调制方式相同，不同卫星的信号靠不同的伪码区分。而GLONASS采用频分多址（FDMA）体制，卫星靠频率不同来区分，每组频率的伪随机码相同。基于这个原因，GLONASS可以防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰，因而具有更强的抗干扰能力。
  • 坐标系：GPS使用世界大地坐标系（WGS84），而GLONASS使用的则是1990年苏联官方所制定的PZ-90参考坐标系。
  • 时间标准：GPS系统时与世界标准时间（UTC）相关联，而GLONASS则与莫斯科标准时间（UTC+3）相关联。

S.A.干扰

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此外，由于GLONASS没有施加S.A.干扰（Selective Availability），所以它的民用精度优于2000年5月1日之前有施加S.A.干扰的GPS系统[8][9]。但是GLONASS的应用普及度还远不及GPS，主要是因为俄罗斯长期以来不够重视开发民用市场。

民用市场

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2010年代起，已有包括iPhone 4S以后版本、iPad 3以后版本、Samsung Galaxy系列（不包括低阶和部分旧型号中高阶型号）、SONY Xperia系列手机、魅族MX2、Nokia Lumia 920、华硕Padfone 2等iOS、Android、Windows Phone 8系统的众多厂牌智能手机，以及Garmin推出的户外休闲导航仪eTrex 30等机种都同时支援GLONASS和GPS双定位系统。

Nokia也表示将在其即将推出的手机中使用GLONASS[10]。2012年10月16日，HTC发表该公司旗舰机种ONE X+手机中应用此技术。[11]

注释

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  1. ^ 英语：GLObal NAvigation Satellite System

参考资料

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  1. ^ 存档副本. [2023-04-08]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于2021-02-02）. 
  3. ^ 3.0 3.1 卫星定位系统对比：GPS、GLONASS和伽利略. 中国科学院对地观测与数码地球科学中心. 2009-02-02 [2012-01-13]. （原始内容存档于2020-10-07）. 
  4. ^ 俄罗斯发射3颗“格洛纳斯-M”卫星. [2006-12-26]. （原始内容存档于2016-11-05）. 
  5. ^ 俄导航卫星发射失败系火箭助推器故障所致. 科学网. 2010-12-09 [2010-12-15]. （原始内容存档于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. 科学网. 2011-02-26 [2011-02-28]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于2019-08-12）. 
  8. ^ GPS,GLONASS,GALILEO,北斗四大衛星定位系统介绍. GPS报. 2010-01-22 [2012-01-13]. （原始内容存档于2012-03-21）. 
  9. ^ 廖俊铭MOLEX LIAO. GPS簡介. Molex_Liao通讯技术网. [2012-05-26]. （原始内容存档于2012-02-01） （中文（繁体））. 美国总统克林顿,2000年5月1日下令美国国防部，解除多年来对全球卫星定位系统GPS信号的干扰信号S.A. .干扰解除后，将大幅提高现有GPS的准确性，这对民间产业来说是项大利多. 
  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]. [失效链接]
  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]. （原始内容存档于2013-02-15）. 

参考文献

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参见

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外部链接

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