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GLONASS的系统构成及原理

09.20.2010

 全球导航系统(GLObal NAvigation Satellite System),简称GLONASS,它是前苏联在总结第一代卫星导航系统CICADA的基础上,吸收了美国GPS系统的部分经验,自1982年10月12日开始发射的第二代导航卫星系统。于1996年1月18日完成设计卫星数(24颗),并开始整体运行。GLONASS的主要作用是实现全球、全天候的实时导航与定位,另外,还可用于全球时间传递。目前,GLONASS由俄罗斯负责。

  GLONASS在系统组成与工作原理上与GPS十分相似,也分为空间卫星、地面监控和用户设备3部分:

  1、空间卫星部分。空间卫星部分由24颗GLONASS卫星组成,其中工作卫星21颗,在轨备用卫星3颗,均匀地分布在3个轨道面上。3个轨道面互成120度夹角,每个轨道上均匀分布8颗卫星,轨道高度约19100km,轨道偏心率为0.01,轨道倾角为64.8度。这样的分布可以保证地球上任何地方任一时刻都能收到至少4颗卫星的导航信息,为用户的导航定位提供保障。每颗GLONASS卫星上都装备有着稳定度的铯原子钟,并接收地面控制站的导航信息和和控制指令,星载计算机对其中的导航信息进行处理,生成导航电文向用户广播,控制信息用于控制卫星在空间的运行。

  2、地面监控部分。地面监控部分实现对GLONASS卫星的整体维护和控制。它包括系统控制中心(位于莫斯科的戈利岑诺)和分散在俄罗斯整个领土上的跟踪控制站网。地面控制设备负责搜集、处理GLONASS卫星的轨道和信号信息,并向每颗卫星发射控制指令和导航信息。

  3、用户设备部分。用户通过GLONASS接收机接收GLONASS卫星信号,并测量其伪距或载波相位,同时结合卫星星历进行必要的处理,便可得到用户的3维坐标、速度和时间。

  GLONASS定位的原理是距离交会。GLONASS卫星在任一时刻的位置可以通过卫星星历计算出来,理论上,只要知道用户到3颗卫星的距离,便可计算出用户的位置,但这要求卫星与用户以及卫星之间的时间同步精度极高,目前还不能完全满足,只好引入一个时间参数。由于多了一个未知量,因此,实际定位时要至少接收4颗卫星的信号。GLONASS卫星同时发射粗码(C/A码)和精码(P码),C/A码用于向民间提供标准定位,而P码用于俄罗斯军方高精度定位或科学研究。

  GLONASS与GPS除了采用不同的时间系统和坐标系统以外,二者之间的最大区别是:所有GPS卫星的信号发射频率是相同的,而不同的GPS卫星发射的伪随机噪声码(PRN)是不同的,用户以此来区分卫星,称为码分多址(CDMA);而所有GLONASS卫星发射的伪随机噪声码是相同的,不同卫星的发射频率是不同的,用以区分不同的卫星,称为频分多址(FDMA)。另外,与GPS不同,GLONASS没有任何人为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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