[定义]

全球导航卫星系统（GLONASS）是由苏联（现由俄罗斯）国防部独立研制和控制的第二代军用卫星导航系统，与美国的GPS相似，该系统也开设民用窗口。GLONASS技术，可为全球海陆空以及近地空间的各种军、民用户全天候、连续地提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息。GLONASS在定位、测速及定时精度上则优于施加选择可用性（SA）之后的GPS，由于俄罗斯向国际民航和海事组织承诺将向全球用户提供民用导航服务，并于1990年5月和1991年4月两次公布GLONASS的ICD，为GLONASS的广泛应用提供了方便。GLONASS的公开化，打破了美国对卫星导航独家经营的局面，既可为民间用户提供独立的导航服务，又可与GPS结合，提供更好的精度几何因子（GDOP）；同时也降低了美国政府利用GPS施以主权威慑给用户带来的后顾之忧，因此，引起了国际社会的广泛关注。

[相关技术]

卫星技术；通信技术；定位技术；电子技术

[技术难点]

1．目前GLONASS工作不稳定，卫星工作寿命短，在轨卫星只12颗；

2．GLONASS用户设备发展缓慢，生产厂家少，设备体积大而笨重；

3．由于GLONASS采用的是FDMA，所以用户接收机中频率综合器复杂；

4．对GPS/GLONASS兼容接收机，需解决两系统的时间和坐标系统问题。

[国外概况]

GLONASS的研制开始于70年代中期，历经20多年的曲折历程，虽然曾遭遇了前苏联解体，俄罗斯经济不景气，但始终没有中断过系统的研制和卫星的发射。终于1996年1月18日实现了空间满星座24颗工作卫星正常地播发导航信号，使系统达到了一个重要的里程碑。

GLONASS工作测试开始于苏联1982年10月12日发射第一颗试验卫星，整个测试计划分两个阶段完成。

第一阶段（1982-1990年）

到1984-1985年，由4颗卫星组成的试验系统达到验证系统的基本性能指标。空间星座从1986年开始逐步扩展，到1990年系统第一阶段的测试计划已经完成，当时空间星座已有10颗卫星，布置在轨道面1（6颗）和轨道面3（4颗）上。该星座每天至少能提供15小时的二维定位覆盖，而三维覆盖至少可达8小时。

第二阶段（1990年-1995年）

GLONASS测试计划的第二阶段主要完成对用户设备的测试，随着空间星座1996年1月18日最终布满24颗工作卫星而告结束。随后系统开始进入完全工作阶段。

GLONASS由空间卫星系统（即空间部分）、地面监测与控制子系统（即地面控制部分）、用户设备（即用户接收设备）三个基本部分组成。

GLONASS空间星座由24颗卫星组成，卫星有六种类型：BlockⅠ,BlockⅡa, BlockⅡb, BlockⅡ以及正在研制中的下一代改进型卫星GLONASS-MⅠ和GLONASS-MⅡ。每颗GLONASS卫星都在L波段上发射两个载波信号L1和L2，民用码仅调制在L1上，而军用码在（L-1和L2）双频上，GLONASS采用频分多址（FDMA）区分卫星信号。

为了提高系统完全工作阶段的效率和精度性能、增强系统工作的完善性，已经开始了GLONASS系统的现代化计划。主要内容如下：

l         改善GLONASS与其它无线电系统的兼容性；

l         改进卫星子系统；

l         改进地面控制系统；

l         配置养分子系统。

1．改频计划

GLONASS采用频分制，24颗卫星L1信号的总频带宽度为1602～1615.5±0.51MHz。显然该频段的高端频率与传统的射电天文频段（1610.6～1613.8MHz）重叠。另外ITU WARC-92又决定将1016-1626.5MHz频段分配给低地球轨道（LEO）移动通信卫星使用，因此要求GLONASS改变频率，即让出高端频率。

1993年9月俄罗斯作出响应，决定在同一轨道面上相隔180°（即在地球相反两侧）的两颗卫星使用同一频道。于是，在仍保持频分多址的情况下，系统总频道数可减少一半，因而可让出高端频率。

应该指出，在改频计划第Ⅰ和第Ⅱ阶段，不排除在新发射的卫星上使用-7～+4中的频道，并装上滤除1610.6～1613.8MHz和在（第Ⅲ阶段及其以后的发射卫星再装上）1060～1670MHz的滤波器，以消除强的带外干扰。此外，为了保持L2与L1的间隔，改频计划还包括对L2信号频率（按L2/L1=7/9）作相应的改变。

在1996年12月的有关会议上，美国的代表要求俄罗斯加快实施GLONASS的改频计划，并希望俄罗斯能在2000年完成。而俄罗斯的代表仍坚持原计划不能改变，因为改变计划受到因此要升级卫星和其它设备的限制。

解决GLONASS信号与其它电子系统相互干扰的另外一种有效办法是使GLONASS象GPS那样，使用码分多址（CDMA），即所有卫星均采用相同的发射频率，该频率可以很接近GPS的或者就用GPS的频率。这样，两个系统的兼容问题可大大改善，并使某些干扰问题降到最小。据报道，美国洛克韦尔公司决定协助俄罗斯改进GLONASS。其一是将GLONASS的频率改为GPS的频率，便于世界民用。此项计划将耗资470万美元。

2．下一代改进型卫星和未来的星座

从1990年起，俄罗斯就开始研制下一代改进型卫星，GLONASS-MⅠ，重约1480kg 。这种新型卫星将进一步改进星上原子钟，提高频率稳定度和系统的精度，更为重要的是它的工作寿命可以达到5年以上，这对确保GLONASS空间星座维持21-24颗工作卫星发射信号至关重要。1995年按计划对GLONASS-MⅠ进行了全面的地面测试，并计划在1996年第三季度进行首次这种卫星发射。这次发射将携带两颗BlockⅡV卫星和一颗GLONASS-MⅠ卫星。以后MⅠ型卫星将作为替补卫星，一直用到2000年。

近期，俄罗斯正准备研制一种工作寿命可达7年的更大（其重约达2000kg）和功能更强的GLONASS-MⅡ型卫星。除了对星上子系统作重要改进外，还将增加星间数据通信和监视能力，因而可自主运行长达60天。MⅡ卫星还将发射第二个民用频率，以便消除电离层对民用定位精度的影响。预计，这些MⅡ型卫星将在2000年以后发射。

另外，GLONASS计划的管理者正在考虑把未来空间星座卫星总数增至27颗，即在原每个轨道面上均布8颗工作卫星外，各轨道面上再增加1颗在轨备用卫星。

3．地面控制部分的改进

地面控制部分的改进包括改进控制中心；开发用于轨道监测和控制的现代化测量设备；改进控制站和控制中心之间的通信设备。这些改进项目完成后，可使星历精度提高30-40%，可使导航信号相位同步的精度提高1～2倍（15ns），以及可降低伪距误差中的电离层分量。

4．差分增强系统

为了进一步提高GLONASS的精度，以满足三个类别的飞机精密进场/着陆的要求，俄罗斯正计划开发以下三种差分增强系统。

（1）广域差分系统（WADS）。它包括在俄罗斯境内建立3-5个WADS地面站，可为离站1500～2000km内的用户提供5-15m的位置精度。

（2）区域差分系统（RADS）。在一个很大的区域上设置多个差分站和用于控制、通信和发射的设备。它可在离台站400～600km的范围内，为空中、海上、地面以及铁路和测量用户提供3-10m的位置精度。

（3）局域差分系统（LADS）。它采用载波相位测量校正伪距，可为离台站40km以内的用户提供10cm量级的位置精度。 LADS台站可以是移动系统，还可能用地面小功率发射机--伪卫星来辅助。

另外，还制订了一个更大范围的包括独联体各国的统一的联合国家分系统（UDS）。该系统预计在1998-2000年建成，届时将为独联体的所有国家提供精密导航定位服务。

[影响]

卫星导航首先是在军事需求的推动下发展起来的，GLONASS与GPS一样可为全球海陆空以及近地空间的各种用户提供全天候、连续提供高精度的各种三维位置、三维速度和时间信息（PVT信息），这样不仅为海军舰船、空军飞机、陆军坦克、装甲车、炮车等提供精确导航；也在精密导弹制导、C3I精密敌我态势产生、部队准确的机动和配合、武器系统的精确瞄准等方面广泛应用。另外，卫星导航在大地和海洋测绘、邮电通信、地质勘探、石油开发、地震预报、地面交通管理等各种国民经济领域有越来越多的应用。GLONASS的出现，打破了美国对卫星导航独家笼断的地位，消除了美国利用GPS施以主权威慑给用户带来的后顾之忧，GPS/GLONASS兼容使用可以提供更好的精度几何因子，消除GPS的SA影响，从而提高定位精度。

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原文链接: http://www.51gps.com/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=348