俄羅斯全球導航衛星系統

俄羅斯全球導航衛星系統

俄羅斯全球導航衛星系統,GLONASS是GLObal NAvigation Satellite System(全球導航衛星系統)的字頭縮寫,是前蘇聯從80年代初開始建設的與美國GPS系統相類似的衛星定位系統,也由衛星星座、地面監測控制站和用戶設備三部分組成。現在由俄羅斯空間局管理。

基本信息

概述

GLONASS是GLObalNAvigationSatelliteSystem(全球導航衛星系統)的字頭縮寫,是前蘇聯從80年代初開始建設的與美國GPS系統相類似的衛星定位系統,也由衛星星座、地面監測控制站和用戶設備三部分組成。現由俄羅斯空間局管理。
GLONASS系統的衛星星座由24顆衛星組成,均勻分布在3個近圓形的軌道平面上,每個軌道面8顆衛星,軌道高度19100公里,運行周期11小時15分,軌道傾角64.8°。

機制

與美國的GPS系統不同的是GLONASS系統採用頻分多址(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=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+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系統採用了軍民合用、不加密的開放政策。
GLONASS系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,衛星採用三軸穩定體制,整量質量1400kg,設計軌道壽命5年。所有GLONASS衛星均使用精密銫鐘作為其頻率基準。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,僅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。
為進一步提高Glonass系統的定位能力,開拓廣大的民用市場,俄政府計畫用4年時間將其更新為Glonass-M系統。內容有:改進一些地面測控站設施;延長衛星的在軌壽命到8年;實現系統高的定位精度:位置精度提高到10~15m,定時精度提高到20~30ns,速度精度達到0.01m/s。
俄羅斯全球導航衛星系統俄羅斯全球導航衛星系統

另外,俄計畫將系統發播頻率改為GPS的頻率,並得到美羅克威爾公司的技術支援
GLONASS系統的主要用途是導航定位,當然與GPS系統一樣,也可以廣泛套用於各種等級和種類的測量套用、GIS套用和時頻套用等。

現狀

起初,前蘇聯要用20年時間發射76顆GLONASS衛星。到1995年,俄羅斯只完成24顆中高度圓軌道衛星加1顆備用衛星組網,耗資30多億美元,此衛星網由俄羅斯國防部控制。GLONASS空間部分也由24顆衛星組成。俄羅斯對GLONASS系統採用了軍民合用、不加密的開放政策。GLONASS系統單點定位精度水平方向為16m,垂直方向為25m。其套用普及情況遠不及GPS。前一時期由於經濟困難無力補網,原來在軌衛星陸續退役,現在軌道上只有6顆星可用,不能獨立組網,只能與GPS聯合使用。
全球導航衛星系統是從1982年10月2日開始啟動的。1993年9月擁有12顆衛星的這一系統正式運行。2005年該系統衛星集群的衛星從2004年的14顆增加到17顆。未來幾年衛星集群將由使用壽命為7年的新一代“全球導航衛星系統-M”型衛星和使
俄羅斯全球導航衛星系統俄羅斯全球導航衛星系統
用壽命為10年的“全球導航衛星系統-K”型衛星擴充。
在聯邦航天項目框架內,到2012年年底俄羅斯全球導航衛星系統計畫將衛星集群的衛星數量增至24顆。
俄聯邦太空署信息中心提供的資料顯示,GLONASS為提供全球、全天候免費服務衛星信號,可用性如下右圖,覆蓋全球範圍。
同時,從衡量定位精度的幾何精度因子(PDOP)快照截圖可以看出,世界上大多數國家的PDOP值小於3(黃色標識),表明良好的能見度和GLONASS星座有利的幾何位置精度。數值越小精度越高。
定位精度一直在提升,2013年可以達到1.5米(2DRMS)

用戶設備

GLONASS用戶端設備為用戶接收機。用戶通過GLONASS用戶接收機同步、追蹤4顆及以上衛星,將接收的信號計算出導航者位置坐標值、時間等。實際套用中一般設計為能同時接收GLONASS、GPS衛星信號,如下圖示。用戶接收機可以單獨使用GLONASS衛星信號定位,也可與GPS組合使用定位。結合GPS與GLONASS,對提升精度或整體性改善度是一個很好的選擇。相對於GPS設備,GLONASS組合定位用戶接收機優勢如下:
精度因子改善。由於結合GPS與GLONASS衛星,可視衛星數量增加與幾何關係的改善,可降低精度因子,也可提升定位精度。
避免地形遮蔽的影響。對於城市峽谷或山區而言,可視衛星數量可能低於4顆而導致無法定位。若結合GPS與GLONASS,可克服地形遮蔽的影響。
增強整體性。由於有了更多可視衛星,導航者在自主式偵測時,可以較容易偵測與分辨異常現象,也增強了整體性。
增強妥善性。結合了GPS與GLONASS後,導航者的正常動作較不會是受到某顆衛星異常的影響。較容易取得持續的服務與較高的妥善率。
NV08C-CSMNV08C-CSM

全球部署

根據俄羅斯GLONASS-NIS(俄羅斯GLONASS國家服務運營商)提供的信息,俄羅斯GLONASS在全球布局推廣:
烏克蘭:合作中,白俄羅斯:合作中,哈薩克斯坦:談判中,印度:合作中,委拉瑞拉:談判中,巴西:合作中,埃及:談判中,南非:談判中,土耳其:談判中

典型套用項目

在俄羅斯,已經在如下項目中套用GLONASS:
ERA-GLONASS交通事故應急回響
ITSMoscow智慧型交通莫斯科
Navigationsupportformajorsportingevents國際體育賽事導航支持
Logistics&TransportationCenterforthe2014WinterOlympicsinSochi2014索契冬奧會物流與交通中心導航支持
Industrysolutions行業套用
InternationalActivities全球部署
WorkshopAPEC亞太合作
在中國,GLONASS也在越來越多的領域套用,如精確農業、無人機導航、GIS測繪、個人定位、車載定位與導航、船舶海航等。
GLONASS系統的衛星星座由24顆衛星組成,均勻分布在3個近圓形的軌道平面上,每個軌道面8顆衛星,軌道高度19100公里,運行周期11小時15分,軌道傾角64.8°。
與美國的GPS系統不同的是GLONASS系統採用頻分多址(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=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+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系統採用了軍民合用、不加密的開放政策。
GLONASS系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,衛星採用三軸穩定體制,整量質量1400kg,設計軌道壽命5年。所有GLONASS衛星均使用精密銫鐘作為其頻率基準。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。
俄羅斯全球導航衛星系統俄羅斯全球導航衛星系統

為進一步提高Glonass系統的定位能力,開拓廣大的民用市場,俄政府計畫用4年時間將其更新為Glonass-M系統。內容有:改進一些地面測控站設施;延長衛星的在軌壽命到8年;實現系統高的定位精度:位置精度提高到10~15m,定時精度提高到20~30ns,速度精度達到0.01m/s。
另外,俄計畫將系統發播頻率改為GPS的頻率,並得到美羅克威爾公司的技術支援。
GLONASS系統的主要用途是導航定位,當然與GPS系統一樣,也可以廣泛套用於各種等級和種類的測量套用、GIS套用和時頻套用等。
起初,前蘇聯要用20年時間發射76顆GLONASS衛星。到1995年,俄羅斯只完成24顆中高度圓軌道衛星加1顆備用衛星組網,耗資30多億美元,目前此衛星網由俄羅斯國防部控制。 GLONASS空間部分也由24顆衛星組成。俄羅斯對GLONASS系統採用了軍民合用、不加密的開放政策。GLONASS系統單點定位精度水平方向為16m,垂直方向為25m。其套用普及情況遠不及GPS。前一時期由於經濟困難無力補網,原來在軌衛星陸續退役,目前在軌道上只有6顆星可用,不能獨立組網,只能與GPS聯合使用。
全球導航衛星系統是從1982年10月2日開始啟動的。1993年9月擁有12顆衛星的這一系統正式運行。2005年該系統衛星集群的衛星從2004年的14顆增加到17顆。未來幾年衛星集群將由使用壽命為7年的新一代“全球導航衛星系統-M”型衛星和使用壽命為10年的“全球導航衛星系統-K”型衛星擴充。
在聯邦航天項目框架內,到2007年年底俄羅斯全球導航衛星系統計畫將衛星集群的衛星數量增至18顆。

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