格洛納斯（GLObal'naya Navigatsionnay Sputnikovaya Sistema，GLONASS），即全球導航衛星系統，由俄羅斯聯邦國防部贊助的有源衛星星座，該衛星在兩個頻段中連續傳輸編碼信號，用戶可以在地球表面的任何地方接收這些信號，以實時識別其位置和速度。
GLONASS的主要應用是定位和時間傳遞。GLONASS衛星由質子號運載火箭一箭三星發射入軌，衛星采用三軸穩定體制，整量質量1400公斤，設計軌道壽命5年。
發展沿革
1957 年，V.S.Shebashevich 首次提出使用衛星進行導航的提議。這個想法是在研究射電天文學技術在航空導航中的可能應用期間誕生的。在一些蘇聯機構中進行了進一步的調查，以提高導航定義的準確性，全球支持，日常應用和不受天氣條件的影響。研究成果于1963年用于蘇聯第一個低軌道“蟬”系統的研發項目。1967年，第一顆蘇聯導航衛星“Cosmos-192”發射升空。導航衛星在其有效壽命期間在150和400 MHz上提供連續的無線電導航信號傳輸。
由四顆衛星組成的“蟬”系統于1979年投入使用。導航衛星被放置在1,000公里高的圓形軌道上，軌道傾角為83°，軌道平面與赤道均勻分布。它允許用戶每一個半小時或兩個小時獲取其中一顆衛星，并在導航會話的5-6分鐘內確定位置。導航系統“蟬”使用單向用戶對衛星的距離測量。隨著星載系統和導航設備的不斷改進，提高衛星導航軌道參數的確定和預測精度日益受到人們的重視。
后來，接收測量設備被布置在“蟬”衛星上，以探測遇險無線電信標。衛星接收這些信號并將其重新廣播到特殊的地面站，在那里計算緊急物體（船舶，飛機等）的確切坐標。跟蹤遇險無線電信號的“蟬”衛星組成了“Cospas”系統，與美國-法國-加拿大的“Sarsat”系統一起建立了一個綜合搜索和救援服務，挽救了數千人的生命?！跋s”空間導航系統（及其“蟬-M”現代化）是為軍事用戶的導航支持而設計的，自1976年以來一直在使用。2008年，“蟬”和“蟬-M”用戶開始使用GLONASS系統，這些系統的運行停止。低軌道系統不可能滿足大量用戶的要求。
海洋用戶成功運行低軌衛星導航系統，引起了人們對衛星導航的廣泛關注。需要一個通用的導航系統來滿足絕大多數潛在用戶的要求。
在全面研究的基礎上，決定選擇由24顆衛星組成的軌道星座，均勻分布在與赤道傾斜64.8°的三個軌道平面上。GLONASS衛星被放置在大致圓形的軌道上，標稱軌道高度為19,100公里，軌道周期為11小時15分44秒。由于周期值，可以創建一個可持續的軌道系統，不像GPS在其有效壽命期間需要支持校正脈沖。名義上的傾斜度確保了俄羅斯聯邦領土上的全球可用性，即使有幾架SV無法操作。
設計高軌道導航系統面臨兩個挑戰。第一種方法處理相互同步的衛星時間標度，精度為十億分之一秒(納秒)。由于高軌道上的頻率標準的標稱穩定性為10-13，地面的氫頻率標準的標稱穩定性為10-14，也因為地面設施的時間尺度比較誤差為3-5ns。第二個挑戰是導航衛星軌道參數的高精度確定和預測。通過對光壓、地球自轉的不規則性、極移等無限小的二階因子的科學研究，解決了這一問題。
1982年10月，隨著“Kosmos-1413”號衛星的發射，俄羅斯高軌道衛星導航系統“格洛納斯”的飛行試驗開始。格洛納斯系統于1993年正式宣布投入使用。1995年，它被納入一個全面運作的星座(第一代24顆格洛納斯衛星)。本應著重注意的一個重大缺點是缺乏民用導航設備和民用用戶。
1990年航天工業資金的減少導致了GLONASS星座的退化。2002 年，GLONASS 星座由 7 顆衛星組成，即使可用性有限，也不足以為俄羅斯領土提供導航支持。GLONASS在精度特性上落后于GPS，SV的有效壽命為3-4年。
到2002年正常工作的衛星甚至只剩下7顆，2002年之后，俄羅斯發射了格洛納斯M系列衛星，使情況得到改善，2011年格洛納斯重新實現了全球覆蓋，隨后便進入現代化進程，開發具有增強功能的新一代格洛納斯K系列衛星，改進地面控制部分，并拓展民用領域的應用。
俄羅斯聯邦航天局2013年1月12日發布《俄羅斯2013-2020年空間活動》的文件，宣布至2020年還將建造并發射13顆GLONASS-M衛星以及22顆GLONASS-K衛星。預計2025年發射GLONASS-KM衛星。各型號衛星特性如表2所示，其中：“O”為開放信號；“S”為模糊、高精度信號；“F”為FDlA；“C”為CDlA；t為20l4年以后發射M衛星具有L3OC；η為頻率號。
GLONASS系統地面段包括一個控制中心位于莫斯科，地面監測站和增強站位于俄羅斯境內46個、鄰國8個、南極3個、巴西1個，于2014年5月通過了在越南和尼加拉瓜建設GLONASS衛星導航系統地面站協議。在全球各地建立地面站將提高GLONASS系統的精確度，有助于提升其市場競爭力和全球份額。
2015年1月，俄羅斯航天國家集團公司和中國衛星導航系統委員會在兩國政府首腦例會籌備委員會的框架下正式成立了中俄衛星導航重大戰略合作項目委員會。中俄衛星導航重大戰略合作項目委員會的成立是格洛納斯系統國際合作的標志性事件。
2016年弗拉基米爾·普京訪問北京期間，俄羅斯與我國簽署了關于空間技術的全面知識產權保護協議以及其他協議，并在2017年完成了“中俄衛星導航監測評估服務平臺”的建設。
2018年，中俄衛星導航重要戰略合作項目委員會第五次會議的召開，以及兩國政府間合作協定的簽署，加快推動了合作項目的務實開展。最終在2019年與2020年，中俄衛星導航合作的內容連續被納入兩國總理定期會晤的聯合公報中，成為一項重要的議題。
2020年以來，盡管受新冠疫情的嚴重影響，但兩國在衛星導航領域的合作仍然穩中求進。2021年，雙方達成協議，在對方境內互相設立地面站。2022年2月，中俄簽訂了《關于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》。此次，北斗和格洛納斯全球衛星導航系統之間系統時間的互操作必將對兩國衛星導航系統的服務性能產生一定的影響，是兩國向著實現全球衛星導航系統全面互操作的一次邁進。
研發歷史
GLONASS工作測試開始于1982年10月12日發射第一顆試驗衛星，整個測試計劃分兩個階段完成。
第一階段
（1982-1990年）
到1984-1985年，由4顆衛星組成的試驗系統達到驗證系統的基本性能指標。空間星座從1986年開始逐步擴展，到1990年系統第一階段的測試計劃已經完成，當時空間星座已有10顆衛星，布置在軌道面1（6顆）和軌道面3（4顆）上。該每天至少能提供15小時的二維定位覆蓋，而三維覆蓋至少可達8小時。
第二階段
（1990年-1995年）
GLONASS測試計劃的第二階段主要完成對用戶設備的測試，隨著空間星座1996年1月18日最終布滿24顆工作而告結束。隨后系統開始進入完全工作階段。
GLONASS由空間衛星系統（即空間部分）、地面監測與控制子系統（即地面控制部分）、用戶設備（即用戶接收設備）三個基本部分組成。
GLONASS空間由24顆衛星組成，衛星有六種類型：BlockⅠ,BlockⅡa, BlockⅡb, BlockⅡ以及正在研制中的下一代改進型衛星GLONASS-MⅠ和GLONASS-MⅡ。每顆GLONASS都在L波段上發射兩個載波信號L1和L2，民用碼僅調制在L1上，而軍用碼在（L-1和L2）雙頻上，GLONASS采用頻分多址（FDMA）區分衛星信號。
系統結構及組成
系統結構
截至2020年4月，GLONASS系統空間星座部分有30顆在軌衛星，包括3顆（GEO)地球靜止軌道衛星、27顆(MEO）中圓地球軌道衛星，其中MEO衛星在軌運行24顆，在軌備份2顆，在軌測試或維護1顆。GLONASS系統空間MEО衛星現代化按照GLONASS-M、GLONASS-K、 GLONASS-K2三個階段推進，計劃于2025年開始使用GLONASS-K、GLONASS-K2衛星，2030年前發射26顆全新GLONASS-K2衛星，在軌完全替代現有的GLONASS-M衛星。俄羅斯加快MEO衛星更新換代的同時，計劃增加IGSO和GEO衛星，構建GLONASS混合星座，全面提升系統性能。GLONASS地面部分包括1個系統控制中心，3個處理中心，3個激光測距站，5個注入站，8個監測站，38個全球監測站;區域增強站包含77個交通站和4104個測繪局站。格洛納斯提供兩種導航信號︰標準精密導航信號(SP）及高精密導航信號(HP)。
參考資料
系統組成
GLONASS星座
GLONASS星座由21顆工作星和3顆備份星組成，所以GLONASS星座共由24顆衛星組成。24顆星均勻地分布在3個近圓形的軌道平面上，這三個軌道平面兩兩相隔120度，每個軌道面有8顆衛星，同平面內的衛星之間相隔45度，軌道高度2.36萬公里，運行周期11小時15分，軌道傾角64.8度。
地面支持系統
地面支持系統由系統控制中心、中央同步器、遙測遙控站（含激光跟蹤站）和外場導航控制設備組成。地面支持系統的功能由蘇聯境內的許多場地來完成。隨著蘇聯的解體，GLONASS系統由俄羅斯聯邦航天局管理，地面支持段已經減少到只有俄羅斯境內的場地了，系統控制中心和中央同步處理器位于莫斯科， 遙測遙控站位于圣彼得堡、捷爾諾波爾、埃尼謝斯克和共青城。
用戶設備
GLONASS 用戶設備(即無線電接收機)能接收衛星發射的導航信號，并測量其偽距和偽距變化率，同時從衛星信號中提取并處理導航電文。接收機處理器對上述數據進行處理并計算出用戶所在的位置、速度和時間信息。GLONASS系統提供軍用和民用兩種服務。GLONASS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。目前，GLONASS系統的主要用途是導航定位，當然與GPS系統一樣，也可以廣泛應用于各種等級和種類的定位、導航和時頻領域等。
主要功能
全球導航衛星系統（GLONASS）是由（現由俄羅斯）國防部獨立研制和控制的第二代軍用衛星導航系統，與的GPS相似，該系統也開設民用窗口。
GLONASS技術，可為全球海陸空以及近地空間的各種軍、民用戶全天候、連續地提供高精度的三維位置、三維速度和時間信息。GLONASS在定位、測速及定時精度上則優于施加選擇可用性（SA）之后的GPS，由于俄羅斯向國際民航和海事組織承諾將向全球用戶提供民用導航服務。
技術特點
技術
采用兩種信號接入體制。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，分布于3個圓形軌道面上，軌道高度 19100千米，軌道傾角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。在2013年前后發射GLONASS-K2衛星在原來的FDMA頻率附近另加3個CDMA信號。
格洛納斯的定位精度有了很大提高，dL = 0.6m，dB = 2.1m，dH = 6.6m， HDOP = 0.9， PDOP = 1.9，GDOP = 2.2，見下圖數據：
主要特點
與美國的GPS系統不同的是GLONASS系統采用頻分多址(FDMA)方式，根據載波頻率來區分不同衛星（GPS 是碼分多址（CDMA），每顆衛星的信號頻率和調制方式相同，根據偽碼來區分衛星）。
GLONASS衛星的載波上也調制了兩種偽隨機噪聲碼：S碼和P碼。俄羅斯對GLONASS系統采用了軍民合用、不加密的開放政策。GLONASS系統單點定位精度水平方向為16M，垂直方向為25M。GLONASS衛星由質子號運載火箭一箭三星發射入軌，衛星采用三軸穩定體制，整量質量1400KG，設計軌道壽命 5年。所有GLONASS衛星均使用精密銫原子鐘作為其頻率基準。第一顆GLONASS衛星于1982年10月12日發射升空。到目前為止，共發射了80余顆 GLONASS衛星，最近一次是2000年10月13日發射了三顆衛星。截止2001年1月10日為止尚有10顆GLONASS衛星正在運行。
技術難點
性能參數
參考資料
應用情況
衛星導航首先是在軍事需求的推動下發展起來的，GLONASS與GPS一樣可為全球海陸空以及近地空間的各種用戶提供全天候、連續提供高精度的各種三維位置、三維速度和時間信息（PVT信息），這樣不僅為海軍艦船、空軍飛機、陸軍坦克、裝甲車、炮車等提供精確導航；也在精密導彈制導、C3I精密敵我態勢產生、部隊準確的機動和配合、武器系統的精確瞄準等方面廣泛應用。另外，衛星導航在大地和海洋測繪、郵電通信、地質勘探、石油開發、地震預報、地面交通管理 等各種國民經濟領域有越來越多的應用。GLONASS的出現，打破了美國對衛星導航獨家壟斷的地位，消除了美國利用GPS施以主權威懾給用戶帶來的后顧之憂，GPS/GLONASS兼容使用可以提供更好的精度幾何因子，消除GPS的SA影響，從而提高定位精度。
相關評價
不同國家的地面跟蹤站的國家運營商指出，在某些緯度地區，一個系統比另一個系統效果更好。例如，在北緯地區，GLONASS可能比GPS更準確，在南非，反之亦然。
這些說法是有技術依據的，但所有專家都必須同意，定位的準確性和信號的穩定性取決于許多因素。這些包括：
GLONASS IAC指出，在樹冠茂密的森林，地下停車場，多層建筑中，使用鋼筋混凝土板建造的結構中，都可能遇到任何導航系統接收的不穩定或完全沒有衛星信號的情況。
重大事件
2010年12月5日，對俄羅斯GLONASS導航系統至關重要的三顆衛星，在搭乘“質子”-M火箭發射升空后不久濺落太平洋。此次事故造成了約1.38億美元的損失。調查顯示失敗的原因是由于程序錯誤，導致火箭加注了過量燃料。
俄羅斯衛星通訊社莫斯科2021年6月5日電，根據俄羅斯政府采購網文件，俄羅斯“格洛納斯”全球導航衛星系統的定位精度將在2030年后提高到10厘米以內。文件說：“作為格洛納斯的長期發展前景，預計考慮在2050年前，建成以創新型導航衛星為基礎的格洛納斯系統衛星星座。在此之前，應當繼‘格洛納斯-K2’之后建造下一代衛星（‘格洛納斯-KM’）或其改進版，以及可能的新型導航衛星，并將其用于格洛納斯系統的衛星星座?！蔽募赋觯?030年之后的格洛納斯衛星星座，可能包括改進型的大橢圓衛星“VKK-M”、小型衛星“MNKA-M”（其中包括補充性的DKA衛星）、地球靜止軌道衛星“GSO-M”，以及中地球軌道衛星“格洛納斯-KM”。文件指出，對確保2030年后格洛納斯系統導航精度、可用性和完整性水平的要求，包括高精度絕對導航服務“利用空間系統定位的誤差（應）為0.1米”。俄羅斯格洛納斯系統的衛星星座包括27顆衛星，其中“格洛納斯-M”24顆，“格洛納斯-K”3顆。計劃到2021年底發射第一顆“格洛納斯-K2”衛星，2026年發射第一顆大橢圓軌道衛星“格洛納斯-VKK”。此外，還正在考慮建造小型導航衛星。
2022年7月7日，俄羅斯國防部網站發布通報說，俄羅斯當天使用“聯盟-2.1b”運載火箭成功將一顆“格洛納斯-K”導航衛星送入預定軌道。
2022年9月29日消息，俄羅斯和中國訂立了在對方境內部署“格洛納斯”全球導航衛星系統和北斗系統地面站的協議。
莫斯科時間2022年10月10日5時52分（北京時間10時52分），俄方用“聯盟-2.1b”中型運載火箭成功發射一顆“格洛納斯-K”導航衛星。
參考資料 >
格洛納斯.國際激光測距服務.2023-11-30
格洛納斯(GLONASS)簡介.中國衛星導航定位應用管理中心.2023-12-02
About GLONASS.GLONASS.2023-12-02
學術 | 全球衛星導航系統的現狀與進展.澎湃新聞.2023-12-05
俄羅斯全球衛星導航系統的發展歷程與合作現狀.中華軍事網.2023-12-05
格洛納斯.移動通訊網.2023-11-27
GLONASS General Introduction.歐洲航天局 .2023-12-05
Что лучше — ГЛОНАСС или GPS: главные различия систем навигации.zoom.cnews.2023-12-05
俄羅斯近期太空事故一覽(2010年12月~2011年8月).國家航天局.2023-12-02
俄羅斯:格洛納斯系統的精度將在2030年后提高到10厘米.北斗衛星導航系統.2023-12-05
（科技）俄羅斯成功發射一顆“格洛納斯-K”導航衛星.今日頭條·新華社.2022-07-08
“北斗”+“格洛納斯”：中俄開展衛星導航合作.今日頭條.2022-09-29
俄羅斯再發射一顆“格洛納斯-K”導航衛星.今日頭條.2022-10-11