GLONASS定位系统的组件和构成

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2020年03月26日

GLONASS星座由27颗工作星和3颗备份星组成, 所以GLONASS星座共由30颗卫星组成。27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2.36万公里,运行周期11小时15分,轨道倾角64.8度。


地面支持

地面支持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。


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,GLONASS系统的主要用途是导航定位,当然与GPS系统一样,也可以广泛应用于各种等级和种类的定位、导航和时频领域等。


与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式,根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址(CDMA),根据调制码来区分卫星)。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1,602+0.5625K(MHZ)和L2=1,246+0.4375K(MHZ),其中K=1~24为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率是相同,均为L1=1575.42MHZ和L2=1227.6MHZ,GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码:S码和P码。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。GLONASS系统单点定位精度水平方向为16M,垂直方向为25M。


GLONASS卫星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨,卫星采用三轴稳定体制,整量质量1400KG,设计轨道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。第一颗GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。到目前为止,共发射了80余颗GLONASS卫星,最近一次是2000年10月13日发射了三颗卫星。截止2001年1月10日为止尚有10颗GLONASS卫星正在运行。为进一步提高GLONASS系统的定位能力,开拓广大的民用市场,俄政府计划用4年时间将其更新为GLONASS-M系统。内容有:改进一些地面测控站设施;延长卫星的在轨寿命到8年;实现系统高的定位精度:位置精度提高到10~15M,定时精度提高到20~30NS,速度精度达到0.01M/S。


另外,俄计划将系统发播频率改为GPS的频率,并得到相关的第三方开发公司的技术支援。GLONASS系统的可以广泛应用于各种等级和种类的测量应用、GIS应用和时频应用等。