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格洛納斯

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中文名 ：格洛納斯 任務類型 ： 導航 軌道高度 ：19100 km × 19100 km

格洛納斯（英文：GLONASS，俄語「全球衛星導航系統GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM」的縮寫），是蘇聯/俄羅斯研製衛星導航系統。

格洛納斯衛星導航系統作用類似於美國的GPS、歐洲的伽利略衛星定位系統和中國的北斗衛星導航系統。

該系統最早開發於蘇聯時期，後由俄羅斯繼續該計劃。

發展沿革

歷史背景

1960年晚些時候，蘇聯軍方確認需要一個衛星無線電導航系統（SRNS）用於規劃中的新一代彈道導彈的精確導引。當時已有的Tsiklon衛星導航系統接收站需要好幾分鐘的觀測才能確定一個位置，因此不能達到導航定位的目的。1968-1969年，國防部、科學院和海軍的一些研究所聯合起來要為海、陸、空、天武裝力量建立一個單一的解決方案。

1970年這個系統的需求文件編制完成。進一步研究之後，在1976年，前蘇聯頒布法令建立GLONASS（Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema）。GLONASS衛星星座基本上一直處於降效運行狀態，只有8顆衛星是全功能工作的。

格洛納斯項目是蘇聯在1976年啟動的項目，格洛納斯系統將使用24顆衛星實現全球定位服務，可提供高精度的三維空間和速度信息，也提供授時服務。按照設計，格洛納斯星座衛星由中軌道的24顆衛星組成，包括21顆工作星和3顆備份星，分布於3個圓形軌道面上，軌道高度19100千米，傾角64.8°。和GPS系統不同，格洛納斯系統使用頻分多址（FDMA）的方式，每顆格洛納斯衛星廣播兩種信號，L1和L2信號。具體地說，頻率分別為L1=1602+0.5625*k（MHz）和L2=1246+0.4375*k（MHz），其中k為1～24為每顆衛星的頻率編號，同一顆衛星滿足L1/L2=9/7。格洛納斯系統設計定位精度為在95%的概率條件下，水平向為100米，垂直向為150米。

格洛納斯的定位精度有了很大提高，dL=0.6米，dB=2.1米，dH=6.6米，HDOP=0.9，PDOP=1.9，GDOP=2.2，見右圖數據：

"短命"的格洛納斯衛星

1982年至1985年間，發射了3顆模擬星和18顆原型衛星用作測試。由於蘇聯的衛星和電子設計水平和美國有很大差距，蘇聯這些測試衛星設計壽命只有一年，真實的平均在軌壽命也只有14個月。格洛納斯系統1985年開始正式建設，1985~1986年，6顆真正的格洛納斯衛星被發射升空，這些衛星對比原型衛星改進了授時和頻率標準，增強了頻率的穩定性，不過它們的壽命仍然不佳，只有大約16個月的平均壽命。此後又發射了繼續改進的12顆衛星，不過一半的衛星由於發射事故損失了，這些新衛星設計壽命2年，實際平均壽命是22個月。

這樣到了1987年，格洛納斯系統共計發射了包括早期原型衛星在內的30顆衛星，在軌可用衛星9顆，前景一片光明。1988年開始發射的衛星是進一步改進的版本，這個版本在一般稱為格洛納斯衛星。這些衛星重量1400千克，採用三軸穩定技術和精密銫原子鐘，設計壽命進一步提高到3年，在1988年到2000年間這個版本的格洛納斯衛星發射了54顆之多。這些衛星都是在拜科努爾發射中心使用質子火箭以一箭三星的方式發射入軌的。

俄羅斯並於1990年5月和1991年4月兩次公布GLONASS的ICD，為GLONASS的廣泛應用提供了方便。GLONASS的公開化，打破了美國對衛星導航獨家經營的局面。。

俄羅斯90年代曾經制定過一個GLONASS星座漸進增強計劃，企圖在2001年開始有12顆全功能工作的衛星，但根據最新情報，仍然只有8顆全功能工作的衛星。

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。它也由24顆衛星組成，原理和方案都與GPS類似，不過，其24顆衛星分布在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°。每顆衛星都在19100千米高、64.8°傾角的軌道上運行，軌道周期為11小時15分鐘。地面控制部分全部都在俄羅斯領土境內。俄羅斯自稱，多功能的GLONASS系統定位精度可達1米，速度誤差僅為15厘米/秒。如果必要，該系統還可用來為精確打擊武器制導。

GLONASS一開始就沒有加SA干擾，所以其民用精度優於加SA的GPS。不過，其應用普及情況則遠不及GPS，這主要是俄羅斯沒有開發民用市場。另外，GLONASS衛星平均在軌道上的壽命較短，且由於經濟困難無力補網，在軌可用衛星少，不能獨立組網。

2003年的伊拉克戰爭對俄羅斯產生了相當大的震動，迫使俄羅斯領導層再次對太空的軍事用途重視起來。近日，俄羅斯空間系統科學研究所所長孟什可夫對記者說，3年前GLONASS經歷了最糟糕的時期，當時只有8~10顆衛星在工作，而要該系統發揮完全的作用，需要有24顆衛星。而今只有11顆衛星處於工作狀態，但是要使該系統具有軍用價值，在軌道上至少要有18顆星。俄羅斯航天的老大難問題就是經費不足。為此，俄羅斯航宇局正試圖吸引外資。按航宇局局長科普捷夫的說法，正在和包括中國在內的國家和組織進行商談來共同恢復GLONASS。希望到2011年該系統將完全恢復。

專家認為，當這個系統的衛星達到18顆時，GLONASS便可發揮導航定位功能；當衛星總數達24顆時，其導航範圍可覆蓋整個地球表面和近地空間。屆時，GLONASS系統的用戶便可不間斷地獲得地面、水面、天空、近地空間內相關物體的準確坐標信息。按照計劃，俄將於2006年之前將該系統的24顆衛星全部部署完畢。

2003年9月24日，是俄聯邦政府總統正式宣布俄羅斯GLONASS系統開始服役的十周年紀念日。

事實上，GLONASS在1993年只是具備了初始作戰能力。直到1995年末1996年初GLONASS才真正實現了完整星座的部署。GLONASS的第一顆衛星是1982年發射入軌的，同年還發射了兩顆同軌道（19100千米）的Etalon geodetic衛星，對規劃的高度和傾角的地球引力場特性進行全面表徵。原計劃1991年建成完整的工作系統。

GLONASS的工作衛星有21顆，分布在3個軌道平面上，同時有三顆備份星。這三個軌道平面兩兩相隔120度，同平面內的衛星之間相隔45度。每顆衛星都在19100千米高、64.8度傾角的軌道上運行。每顆衛星需要11小時15分鐘完成一個軌道周期。

俄羅斯1993年開始獨自建立本國的全球衛星導航系統。該系統於2007年開始運營，當時只開放俄羅斯境內衛星定位及導航服務。

到2009年，其服務範圍已經拓展到全球。該系統主要服務內容包括確定陸地、海上及空中目標的坐標及運動速度信息等。

2014年11月11日報道，「俄羅斯航天系統」公司公告說，該公司準備好在中國部署俄羅斯衛星導航系統格洛納斯（GLONASS）差分校正和監測系統站（SDCM），安裝工作將在12月份開始。

2022年2月，俄羅斯總統普京訪華並出席北京冬奧會開幕式，國家主席習近平同普京舉行會晤。訪問期間，雙方有關部門和企業簽署了《中國衛星導航系統委員會（中華人民共和國）與俄羅斯國家航天集團（俄羅斯聯邦）關於北斗和格洛納斯全球衛星導航系統時間互操作的合作協議》。

2022年4月22日，《俄羅斯報》報道稱，俄羅斯國家航天公司將於當日向俄交通部和聯邦航空運輸署提供利用格洛納斯（GLONASS）導航系統替代GPS系統的技術方案。

當地時間2022年7月7日，俄羅斯衛星通訊社莫斯科報道，俄羅斯國防部向記者表示，季托夫航天試驗與控制總中心專業人員完成操作，將「巡航艦」推進器從「格洛納斯-K」衛星的目標軌道移至棄星軌道。