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全球卫星定位系统简介(三)——GLONASS系统(俄罗斯)

2019-04-12 13:42:42 目录:默认 导航

       GLONASS是俄语“全球卫星导航系统”的缩写,该系统为满足前苏联授时、海陆空定位与导航、大地测量与制图、生态监测研究等建立,于1978年开始研制,1982年10月开始发射导航卫星。自1982年至1987年,共发射了27颗GLONASS试验卫星,到1995年,俄罗斯耗资30多亿美元,完成了GLONASS导航卫星星座的组网工作,1996年24颗卫星正常发射信号,系统投入运行使用。根据2016年的数据,GLONASS在轨运行的卫星已达28颗。

       GLONASS系统由地面监控部分、卫星星座和用户设备组成。

       地面监控部分用于监测和维护卫星星座,并确定卫星的轨道和其运行的空间航行服务行为。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等组成。

       卫星星座由24颗卫星组成,分布在3个轨道平面上,这3个轨道平面两两相隔120°,同平面内的卫星之间相隔45°。轨道高度为19100km,轨道面的倾斜角为64.8°,周期为11h15.73m。GLONASS系统标准配置为24颗卫星,而18颗卫星就能保证该系统为俄罗斯境内用户提供全部服务。据俄罗斯联邦航天署署长佩尔米诺夫2009年12月15日称,GLONASS系统完成全部卫星的部署后,其卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间。

       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,计算出用户所在的位置、速度和时间信息。目前,GLONASS系统主要提供导航和定时服务,支持不限数量的陆基、海基、空基、天基用户。根据俄罗斯射频总统令,在任何时候、地球任何地方都可以提供GLONASS民用信号,无任是俄罗斯还是外国用户,都免费且没有限制。

       GLONASS至今已经有三代卫星,6种卫星型号。第一代卫星是传统的GLONASS,二代星是现代化后的GLONASS-M 卫星,而第三代是最新发射的GLONASS-K 卫星。自2005 年12 月以来发射的所有GLONASS 卫星都是GLONASS-M 卫星。而GLONASS-K卫星是GLONASS-M卫星的升级版本,预期使用寿命由上一代的7年提升至10年,重量由1415千克减少至935千克。GLONASS-K卫星将逐步替代GLONASS-M卫星,以提高导航精确度。

       GLONASS系统采用FDMA方式,根据载波频率来区分不同卫星。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。GLONASS 信号包括两个伪随机噪声(PRN)测距码:标准精度ST码和精密精度VT码,调制到L1 和L2 载波上。GLONASS ST码也已经在GLONASS-M 卫星的L2 频率上传输。从Block II 到GLONASS-M 系列的各种GLONASS卫星系列在每个卫星上有3个铯原子频率综合器(AFS)。发送的信号像GPS 信号一样是右旋圆极化的,具有可比较的信号强度。 GLONASS-K1 在新的L3 频率(1202.025 MHz)上传输CDMA信号,GLONASS-K2 还将在L1 和L2 频率上提供CDMA 信号。

       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。系统误差历年来不断有所改善,目前达到1~2m左右。(跟据网络资料整理)(责任编辑罗文斌,荣誉主编李志民)

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    工作单位:中国科技论文在线名誉主编

    所属领域:地球资源与环境 工程与技术

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