全球衛星定位系統簡介(三)——GLONASS系統(俄羅斯)

全球衛星定位系統簡介(三)——GLONASS系統(俄羅斯)

GLONASS是俄語“全球衛星導航系統”的縮寫,該系統為滿足前蘇聯授時、海陸空定位與導航、大地測量與製圖、生態監測研究等建立,於1978年開始研製,1982年10月開始發射導航衛星。自1982年至1987年,共發射了27顆GLONASS試驗衛星,到1995年,俄羅斯耗資30多億美元,完成了GLONASS導航衛星星座的組網工作,1996年24顆衛星正常發射信號,系統投入運行使用。根據2016年的數據,GLONASS在軌運行的衛星已達28顆。

GLONASS系統由地面監控部分、衛星星座和用戶設備組成。

地面監控部分用於監測和維護衛星星座,並確定衛星的軌道和其運行的空間航行服務行為。由系統控制中心、中央同步器、遙測遙控站(含激光跟蹤站)和外場導航控制設備等組成。

衛星星座由24顆衛星組成,分佈在3個軌道平面上,這3個軌道平面兩兩相隔120°,同平面內的衛星之間相隔45°。軌道高度為19100km,軌道面的傾斜角為64.8°,週期為11h15.73m。GLONASS系統標準配置為24顆衛星,而18顆衛星就能保證該系統為俄羅斯境內用戶提供全部服務。據俄羅斯聯邦航天署署長佩爾米諾夫2009年12月15日稱,GLONASS系統完成全部衛星的部署後,其衛星導航範圍可覆蓋整個地球表面和近地空間。

GLONASS用戶設備(即接收機)能接收衛星發射的導航信號,並測量其偽距和偽距變化率,同時從衛星信號中提取並處理導航電文,計算出用戶所在的位置、速度和時間信息。目前,GLONASS系統主要提供導航和定時服務,支持不限數量的陸基、海基、空基、天基用戶。根據俄羅斯射頻總統令,在任何時候、地球任何地方都可以提供GLONASS民用信號,無任是俄羅斯還是外國用戶,都免費且沒有限制。

GLONASS至今已經有三代衛星,6種衛星型號。第一代衛星是傳統的GLONASS,二代星是現代化後的GLONASS-M 衛星,而第三代是最新發射的GLONASS-K 衛星。自2005 年12 月以來發射的所有GLONASS 衛星都是GLONASS-M 衛星。而GLONASS-K衛星是GLONASS-M衛星的升級版本,預期使用壽命由上一代的7年提升至10年,重量由1415千克減少至935千克。GLONASS-K衛星將逐步替代GLONASS-M衛星,以提高導航精確度。

GLONASS系統採用FDMA方式,根據載波頻率來區分不同衛星。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。GLONASS 信號包括兩個偽隨機噪聲(PRN)測距碼:標準精度ST碼和精密精度VT碼,調製到L1 和L2 載波上。GLONASS ST碼也已經在GLONASS-M 衛星的L2 頻率上傳輸。從Block II 到GLONASS-M 系列的各種GLONASS衛星系列在每個衛星上有3個銫原子頻率綜合器(AFS)。發送的信號像GPS 信號一樣是右旋圓極化的,具有可比較的信號強度。 GLONASS-K1 在新的L3 頻率(1202.025 MHz)上傳輸CDMA信號,GLONASS-K2 還將在L1 和L2 頻率上提供CDMA 信號。

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。系統誤差歷年來不斷有所改善,目前達到1~2m左右。(跟據網絡資料整理)(責任編輯羅文斌,榮譽主編李志民)


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