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GLONASS的系統構成及原理

09.20.2010

全球導航系統(GLObal NAvigation Satellite System),簡稱GLONASS,它是前蘇聯在總結第一代衛星導航系統CICADA的基礎上,吸收了美國GPS系統的部分經驗,自1982年10月12日開始發射的第二代導航衛星系統。於1996年1月18日完成設計衛星數(24顆),並開始整體運行。 GLONASS的主要作用是實現全球、全天候的實時導航與定位,另外,還可用於全球時間傳遞。目前,GLONASS由俄羅斯負責。

GLONASS在系統組成與工作原理上與GPS十分相似,也分為空間衛星、地面監控和用戶設備3部分:

  1、空間衛星部分。空間衛星部分由24顆GLONASS衛星組成,其中工作衛星21顆,在軌備用衛星3顆,均勻地分佈在3個軌道面上。 3個軌道面互成120度夾角,每個軌道上均勻分佈8顆衛星,軌道高度約19100km,軌道偏心率為0.01,軌道傾角為64.8度。這樣的分佈可以保證地球上任何地方任一時刻都能收到至少4顆衛星的導航信息,為用戶的導航定位提供保障。每顆GLONASS衛星上都裝備有著穩定度的銫原子鐘,並接收地面控制站的導航信息和和控制指令,星載計算機對其中的導航信息進行處理,生成導航電文向用戶廣播,控制信息用於控制衛星在空間的運行。

  2、地面監控部分。地面監控部分實現對GLONASS衛星的整體維護和控制。它包括系統控制中心(位於莫斯科的戈利岑諾)和分散在俄羅斯整個領土上的跟踪控制站網。地面控制設備負責蒐集、處理GLONASS衛星的軌道和信號信息,並向每顆衛星發射控制指令和導航信息。

  3、用戶設備部分。用戶通過GLONASS接收機接收GLONASS衛星信號,並測量其偽距或載波相位,同時結合衛星星曆進行必要的處理,便可得到用戶的3維坐標、速度和時間。

  GLONASS定位的原理是距離交會。 GLONASS衛星在任一時刻的位置可以通過衛星星曆計算出來,理論上,只要知道用戶到3顆​​衛星的距離,便可計算出用戶的位置,但這要求衛星與用戶以及衛星之間的時間同步精度極高,目前還不能完全滿足,只好引入一個時間參數。由於多了一個未知量,因此,實際定位時要至少接收4顆衛星的信號。 GLONASS衛星同時發射粗碼(C/A碼)和精碼(P碼),C/A碼用於向民間提供標准定位,而P碼用於俄羅斯軍方高精度定位或科學研究。

GLONASS與GPS除了採用不同的時間系統和坐標系統以外,二者之間的最大區別是:所有GPS衛星的信號發射頻率是相同的,而不同的GPS衛星發射的偽隨機噪聲碼(PRN)是不同的,用戶以此來區分衛星,稱為碼分多址(CDMA);而所有GLONASS衛星發射的偽隨機噪聲碼是相同的,不同衛星的發射頻率是不同的,用以區分不同的衛星,稱為頻分多址(FDMA)。另外,與GPS不同,GLONASS沒有任何人為的降低定位精度的措施。




衛星數據更新: 10.12.2017
頁面最後更新: 10.12.2017
編輯部門: Shelley Canright
技術部門: Brian Dunbar
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