俄罗斯全球导航卫星系统GLONASS在GNSS测量技术

俄罗斯的全球导航卫星系统GLONASS是GLObal NAvigation Satellite System(全球导航卫星系统)的字头缩写，是前苏联从20世纪80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统，现在由俄罗斯空间局管理。GLONASS全球导航卫星系统的起步晚于GPS9年。前苏联在全面总结CICADA第一代卫星导航系统的优缺点的基础上，汲取美国GPS系统的成功经验，从1982年10月12日发射第一颗GLONASS卫星开始，到1996年全部建成。13年间历经周折，期间遭遇了苏联的解体，由俄罗斯接替部署，但始终没有终止或中断GLONASS卫星的发射。1995年初只有16颗GLONASS卫星在轨工作，当年又进行了三次成功发射，将9颗卫星送入轨道，完成了24颗工作加1颗备用卫星的布局。经过数据加载、调整试验，已于1996年1月18日，整个系统正常运行。该系统采用了PZ－90坐标系。

GLONASS全球导航卫星系统的组成及工作原理与GPS类似，也是由空间卫星星座、地面监控以及用户设备三部分组成。

1.GLONASS卫星星座

GLONASS卫星导航系统拥有工作卫星21颗，同时还有3颗备份卫星。卫星星座的轨道为3个等间隔椭圆轨道面(见图1.5)，24颗卫星均布于该3个轨道。3个轨道平面的相互夹角按升交点经度计算为120°，编号按地球自西向东的旋转方向递增，分别为No.1、No.2、No.3。1～8号卫星在No.1轨道，其余类推。各轨道的卫星编号均按卫星运动的反方向递增。轨道倾角64.8°±0.3°，轨道偏心率为±0.01。卫星距地面高度为1.91万km，运行周期为11h15m45s。由于GLONASS卫星轨道倾角大于GPS卫星的轨道倾角，故在高纬度(50度以上)地区的可视性较好。地面用户每天提前4.07min见到同一颗卫星，在中国境内可见到24颗中高度角5度以上的11颗卫星，比能够见到的GPS卫星要多3～4颗。每颗GLONASS卫星上都装有铯原子钟，以产生高稳定的时间标准，并向所有星载设备提供同步信号。星载计算机将从地面控制站接收到的信息进行处理，生成导航电文向地面用户播发。

图1.5 GLONASS卫星星座

2. 地面控制系统(www.xing528.com)

地面控制系统包括一个系统控制中心(设在莫斯科的Golisyno-2)，一个指令跟踪站(CTS)，网络分布在俄罗斯境内。CTS跟踪着GLONASS可视卫星，遥测所有卫星，进行测距数据的采集和处理，并向各卫星发送控制指令和导航信息。在地面控制站(GCS)内有激光测距设备对测距数据作周期修正，为此所有GLONASS卫星上都装有激光反射镜。

3. 用户设备

GLONASS接收机接收GLONASS卫星信号并测量其伪距和速度，同时从卫星信号中选出并处理导航电文，计算出接收机位置坐标的3个分量、速度的3个分量和时间。

GLONASS全球导航卫星系统进展较快，但生产接收机的厂家较少，且多为专用型。值得注意，GPS和GLONASS双系统信号接收机有很多优点: 同时可接受的卫星数目约增加一倍，可以明显改善被测卫星的几何分布，在一些遮挡物较多的城市或森林地区，可提高定位精度。还可以有效地消除美、俄两国对各自系统的可能控制，提高定位的安全性和可靠性。