GLONASS卫星导航系统

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1、GLONASS卫星导航系统一、GLONASS系统建立的历史过程1960年晚些时候，前苏联军方确认需要一个卫星无线电导航系统用于新一代弹道导弹的精确导引，而当时已有的旋风（Tsiklon）卫星导航系统接收站需要好几分钟的观测才能确定一个位置，因此不能达到导航定位的目的。1968-1969年，前苏联国防部、科学院和海军等一些研究所联合起来，计划为海、陆、空、天武装力量的定位与导航需求建立一个单一的解决方案，直到1970年这个系统的需求文件才编制完成。经过深入研究和讨论之后，1976年前苏联颁布建立G

2、LONASS系统的法令。该计划的第一次卫星发射是在1982年10月12日进行的，1993年9月俄罗斯总统叶利钦正式宣布GLONASS将成为一个工作系统。1994年开始进行布满星座的7次发射计划的第一次发射。1995年3月俄联邦政府提出GLONASS系统对民用开放的政策。1995年12月14日俄罗斯最后一次一箭三星将GLONASS卫星成功地发射到预定轨道，标志着GLONASS星座已经布满。经过数据加载、调整和检验，1996年1月18日24颗卫星正常发射信号，健康有效地工作，至此GLONASS系统正

3、式建成并投入运行。GLONASS系统比GPS起步晚9年，全系统正常运行比GPS晚近3年。从1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星以后，历经13年，共发射27次，把67颗卫星送入太空，仅仅有两次发射失败(第9次和第11次发射失败，损失了6颗卫星)。事实上GLONASS系统的建立被规划为3个阶段：第一阶段:1983年-1985年，星座实验时期。进行系统概念实验，轨道上仅有4-6颗卫星。第二阶段：1986年-1993年，完成飞行实验验证，初始系统运行。轨道上有12颗卫星，并展开了广泛的系统

4、实验。当时，俄罗斯进一步认为GLONASS系统是俄罗斯武器装备的组成部分，也是俄罗斯无线电导航规划的基础。第三阶段：1993年-1995年，完成了24颗星的星座系统，系统投入运行，与此同时，俄罗斯宣布GLONASS具备了完全工作能力。在1996-1998年间，由于经济困难，GLONASS星座得不到正常的维护，导致系统性能衰退。从2001年12月1日至2002年5月30日，GLONASS系统仅有7颗卫星在正常运行。俄罗斯曾经制定过一个GLONASS星座渐进增强计划，计划在2001年有12颗全功能工

5、作的卫星，但根据最新情报，2002年底发射3颗卫星，2003年发射1颗，目前GLONASS系统仅仅有11颗卫星在正常运行，其中8颗卫星不受限制。二、GLONASS系统的组成同GPS系统类似，GLONASS系统也由卫星星座、地面支持系统和用户设备三部分组成。1GLONASS星座GLONASS星座由21颗工作星和3颗备份星组成，24颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上，这三个轨道平面两两相隔120度，每个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45度，轨道高度1.91万公里，运行周期11小时15分

6、，轨道倾角64.80。星座系统如图所示。GLONASS卫星结构采用增压密封圆柱体，卫星下面装有12个导航信号天线、各种测控天线和姿态敏感器等，圆柱侧壁是轨道校正发动机、姿态控制系统、热控制通气窗和太阳帆板等，如图所示。卫星均采用三轴稳定方式，采用精密铯钟作为其频率基准，整星质量1400千克，高3米，太阳帆板展开时宽度为7米以上，功率为1600瓦，寿命1-3年。在建立GLONASS星座系统时，共使用了两种火箭发射卫星，一种是质子号火箭(一箭三星发射入轨)，另一种是联盟号火箭。2地面支持系统地面支持

7、系统由系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站(含激光跟踪站)和外场导航控制设备组成。地面支持系统的功能由前苏联境内的许多场地来完成。随着苏联的解体，GLONASS系统由俄罗斯航天局管理，地面支持段已经减少到只有俄罗斯境内的场地了，系统控制中心和中央同步处理器位于莫斯科，遥测遥控站位于圣彼得堡、捷尔诺波尔、埃尼谢斯克和共青城。地面支持系统的作用主要包括如下几个方面：(1)测量和预测各颗卫星的星历；(2)将预测的星历、时钟校正值和历书信息上行加载给每颗卫星，以便以后编入导航电文；(3)使星钟与GLON

8、ASS系统同步；(4)计算GLONASS系统时和UTC(SU)之间的偏差；(5)进行卫星跟踪、控制与管理；(6)监测GLONASS导航信号，如果发现异常，便将这些异常回报给系统控制中心。3用户设备GLONASS用户设备即接收机;能接收卫星发射的导航信号，并测量其伪距和伪距变化率，同时从卫星信号中提取并处理导航电文。接收机处理器对上述数据进行处理并计算出用户所在的位置、速度和时间信息。GLONASS系统提供军用和民用两种服务。GLONASS系统绝对定位精度水平方向为16米，垂直方向为25米。目前，