格洛纳斯系统
| 国家或地区 |  苏联(現為  俄羅斯) |
|---|---|
| 运行组织 | 俄羅斯國家航天集團 ( 俄羅斯) |
| 类型 | 軍用、民用 |
| 状态 | 運作中 |
| 覆盖范围 | 全球 |
| 精度 | 2.8–7.38 公尺 |
| 星座规模 | |
| 卫星总数 | 24 |
| 在轨卫星数量 | 26 |
| 首次发射 | 1982年10月12日 |
| 上一次发射 | 2025年3月2日 |
| 轨道类型 | |
| 轨道构型 | 3 × MEO 軌道平面 |
| 轨道高度 | 19,130 公里 |
| 大地测量学 |
|---|
 |
格洛納斯系統（俄語：Глобальная навигационная спутниковая система，意譯為「全球導航衛星系統」，縮寫為俄語：ГЛОНАСС，英語：GLONASS）是俄羅斯擁有的全球衛星導航系統（GNSS），與美國的全球定位系統（GPS）、中國的北斗衛星導航系統及歐盟的伽利略定位系統並列為當前四大全球導航系統。
系統由蘇聯自1976年起研製，第一顆衛星於1982年10月12日發射，1995年建成24顆衛星的基本星座。蘇聯解體後一度因經費短缺而衰退，大部分衛星失效，至2001年起俄羅斯政府大幅增加投入，2011年恢復完整全球運作能力。截至2025年，星座維持約24至26顆運作中衛星（視不同來源而定），提供全球覆蓋，主要軌道高度約19,130公里，分佈於三個軌道平面。
格洛納斯系統傳統上採用獨特的頻分多址（FDMA）訊號技術，每顆衛星使用不同載波頻率（L1頻段約1602 MHz附近、L2頻段約1246 MHz附近），所有衛星傳送相同偽隨機碼。此設計有別於GPS等系統採用的碼分多址（CDMA），理論上可提升對寬頻干擾的抵抗能力，尤其在敵方試圖同時壓制多顆衛星訊號時較具優勢；然而，由於頻率間隔較小及接收機處理複雜度較高，傳統FDMA訊號在民用定位精確度上通常略遜於現代CDMA系統，標準精度水平定位誤差一般為2.5–7米（水平），垂直約15米，視接收環境而異。近年來，新一代衛星（如GLONASS-K及GLONASS-K2）已逐步加入CDMA訊號（L1OC、L2OC、L3OC等），以提升與其他GNSS的相容性及精確度，並計劃於2025年前後擴充至30顆運作衛星，未來或逐步淘汰舊有FDMA訊號。[1][2]
格洛納斯在高緯度地區（例如俄羅斯北部）因軌道傾角較大（約64.8°），可見衛星數較多，定位表現通常優於GPS；與其他系統結合使用時，能顯著加快首次定位時間並提高整體可靠度，尤其在城市峽谷或遮蔽環境中。系統同時提供標準精度民用訊號及軍用高精度加密訊號，廣泛應用於交通、測繪、緊急救援及國防領域。
系統架構
[编辑]
GLONASS系统由空間部分、控制部分和用戶部分所組成。
空間部分
[编辑]- 衛星數量：24颗工作衛星
- 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
- 信號型式：FDMA,CDMA
截至2019年7月28日，在軌衛星共有27颗。[3]
- 軌道平面1：8颗正在運作
- 軌道平面2：8颗正在運作，2颗後備
- 軌道平面3：8颗正在運作，1颗正進行測驗
历史
[编辑]該系统最早在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。[4]。
苏联时期
[编辑]20世纪60至70年代，苏联当时的西科琳卫星定位系统过于陈旧，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於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
[编辑]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[5]。
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[6]。
2011年2月26日，发射了一颗格洛纳斯-K卫星[7]。
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。[8]。
与GPS的对比
[编辑]特性
[编辑]在技术方面，GLONASS与GPS有以下几点不同之处[4]：
- 衛星發射頻率：GPS的衛星信号採用碼分多址（CDMA）體制，每颗衛星的信號頻率和調制方式相同，不同衛星的信號靠不同的偽碼區分。而GLONASS採用頻分多址（FDMA）體制，衛星靠頻率不同來區分，每组頻率的偽隨機碼相同。基于這個原因，GLONASS可以防止整個衛星導航系统同时被敵方干擾，因而具有更强的抗干擾能力。
- 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系统時與世界標準時間（UTC）相關聯，而GLONASS則與莫斯科標準時間（UTC+3）相關聯。
S.A.干擾
[编辑]此外，由于GLONASS没有施加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系统[9][10]。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够重視開發民用市場。
民用市场
[编辑]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系统的眾多廠牌智能手机，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双定位系统。
Nokia也表示將在其即將推出的手機中使用GLONASS[11]。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。[12]
注釋
[编辑]参考資料
[编辑]- ^ GLONASS Future and Evolutions. [2026-01-19].
- ^ GLONASS: The decade of transition to CDMA signals. 2025-11-17.
- ^ 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）.
- ^ 4.0 4.1 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字地球科学中心. 2009-02-02 [2012-01-13]. （原始内容存档于2020-10-07）.
- ^ 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）.
- ^ 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）.
- ^ 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）.
- ^ 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）.
- ^ 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）.
- ^ 廖俊銘MOLEX LIAO. GPS簡介. Molex_Liao通訊技術網. [2012-05-26]. （原始内容存档于2012-02-01） （中文（繁體））.
美國總統柯林頓,2000年5月1日下令美國國防部，解除多年來對全球衛星定位系統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.
- ^ 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]
- ^ 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）.
參考文獻
[编辑]- ИНТЕРФЕЙСНЫЙ КОНТРОЛЬНЫЙ ДОКУМЕНТ（редакция 5.0） (PDF). КООРДИНАЦИОННЫЙ НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР. 2002 [2009-12-14]. （原始内容 (PDF)存档于2009-10-15） （俄语）.
- ИНТЕРФЕЙСНЫЙ КОНТРОЛЬНЫЙ ДОКУМЕНТ（редакция 5.1） (PDF). РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ. 2008 [14-12-2009]. （原始内容 (PDF)存档于2012-08-04） （俄语）.
- ГЛОНАСС: Интерфейсный контрольный документ（редакция 5.1） (PDF). [2009-12-14]. （原始内容存档于2012-08-04） （俄语）.
- Шебшаевич В. С., Дмитриев П. П., Иванцев Н. В. и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь. Под ред. В. С. Шебшаевича. 1993. ISBN 5-256-00174-4 （俄语）.
- ИНТЕРФЕЙСНЫЙ КОНТРОЛЬНЫЙ ДОКУМЕНТ (редакция 5.0) (PDF). КООРДИНАЦИОННЫЙ НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР. 2002 [???]. （原始内容 (PDF)存档于2012-08-04）.
- ИНТЕРФЕЙСНЫЙ КОНТРОЛЬНЫЙ ДОКУМЕНТ (редакция 5.1) (PDF). РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ. 2008 [???]. （原始内容 (PDF)存档于2012-08-04）.
- ГЛОНАСС: Интерфейсный контрольный документ (редакция 5.1). [???]. （原始内容 (PDF)存档于2012-08-04）.
參見
[编辑]- 全球定位系統(GPS)
- 多普勒卫星涮轨和无线电定位组合系统(DORIS/朵麗絲系統)
- 北斗卫星导航系统(BDS)
- 伽利略定位系統(Galileo)
- 印度區域導航衛星系統(IRNSS)
- 准天顶卫星系统(QZSS)
- 辅助全球卫星定位系统(AGPS)
- 北斗卫星导航试验系统
- GPS誤差分析(Error analysis for the GPS)
外部連結
[编辑]
- Official GLONASS web page
- GNSS web page including GLONASS （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Description of GLONASS on the web page of the International Laser Ranging Service (ILRS)
- GLONASS: present, future and past Presented on the ILRS Technical Workshop, 14–19 September 2009, Metsovo, Greece
- A homemade receiver for GPS & GLONASS satellites （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Navipedia information on GLONASS （页面存档备份，存于互联网档案馆）—Wiki initiated by the European Space Agency
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