گلوناس

**گلوناس** (به روسی:ГЛОНАСС:Глобальная Навигационная Спутниковая Система؛ واج‌نویسی:گلوبالنایا ناویگاتسیونایا سپوتنیکوایا سیستما) یا سامانهٔ ماهواره‌ای ناوبری جهانی، یک سامانهٔ ناوبری ماهواره‌ای بر مبنای موج‌های رادیویی است که به وسیلهٔ نیروی دفاعی هوا-فضای روسیه برای دولت روسیه فعالیت می‌کند. گلوناس، هم مکمل و هم جایگزینی برای سامانهٔ موقعیت‌یاب جهانی ایالات متحدهٔ آمریکا (جی پی اس) می‌باشد و تنها سامانهٔ جایگزین ناوبری می‌باشد که از لحاظ پوشش و دقت با جی پی اس قابل مقایسه است.

دستگاه‌های ناوبری ماهواره‌ای که از هر دو سامانه GPS و گلوناس پشتیبانی می‌کنند، ماهواره‌های بیشتری در دسترس دارند، به این معنی که موقعیت‌ها می‌توانند سریع‌تر و دقیق‌تر تعیین شوند، به‌ویژه در مناطق متراکم شهری که ساختمان‌ها ممکن است دید به برخی ماهواره‌ها را مسدود کنند. به دلیل انحراف مداری بالاتر، تکمیل‌کردن GPS با گلوناس همچنین موقعیت‌یابی در عرض‌های جغرافیایی بالا (نزدیک قطب‌ها) را بهبود می‌بخشد.

توسعه گلوناس در سال ۱۹۷۶ در اتحاد جماهیر شوروی آغاز شد. با شروع از ۱۲ اکتبر ۱۹۸۲، پرتاب‌های متعدد موشک، ماهواره‌هایی را به این سامانه اضافه کردند تا اینکه منظومه ماهواره‌ای در سال ۱۹۹۵ تکمیل شد. در سال ۲۰۰۱، پس از کاهش ظرفیت در اواخر دهه ۱۹۹۰، بازسازی این سامانه به اولویت دولت تبدیل شد و بودجه آن به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت. گلوناس گران‌ترین برنامه روسکوسموس است که در سال ۲۰۱۰ یک‌سوم بودجه آن را به خود اختصاص داد.

تا سال ۲۰۱۰، گلوناس به پوشش کامل خاک روسیه دست یافت. در اکتبر ۲۰۱۱، منظومه مداری کامل با ۲۴ ماهواره بازیابی شد که پوشش کامل جهانی را ممکن ساخت. طراحی ماهواره‌های گلوناس چندین بار ارتقا یافته است و آخرین نسخه آن، گلوناس-کی۲ (GLONASS-K2)، در سال ۲۰۲۳ پرتاب شد.

## تاریخچه
توسعهٔ گلوناس به وسیلهٔ اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۷۶ آغاز شد. با آغاز به کار در ۱۲ اکتبر ۱۹۸۲، موشک‌های متعددی ماهواره‌ها را به سامانه اضافه کردند تا آنجا که مدار در سال ۱۹۹۵ کامل شد. بعد از سال ۲۰۰۰ و در زمان ریاست جمهوری ولادیمیر پوتین، نوسازی سامانه در بالاترین اولویت دولت قرار گرفت و بودجهٔ آن افزایش یافت. گلوناس پرهزینه‌ترین برنامهٔ سازمان فضایی فدرال روسیه است که سومین بودجه‌اش را در سال ۲۰۱۰ مصرف کرد.
تا سال ۲۰۱۰، گلوناس ۱۰۰٪ خاک روسیه و تا سال ۲۰۱۱، با نوسازی کامل مدار به وسیلهٔ ۲۴ ماهواره، کل کرهٔ زمین تحت پوشش قرار گرفت. طراحی‌های ماهواره‌های گلوناس تحت چندین بهینه‌سازی قرار گرفته است که آخرین نسخهٔ این بهینه‌سازی‌ها گلوناس-کا می‌باشد.

## شرح سامانه
گلوناس یک سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی است که تعیین موقعیت و سرعت در زمان واقعی را برای کاربران نظامی و غیرنظامی فراهم می‌کند. ماهواره‌ها در مدار میانی زمین در ارتفاع ۱۹٬۱۰۰ کیلومتری با زاویه انحراف ۶۴٫۸ درجه و دوره تناوب مداری ۱۱ ساعت و ۱۶ دقیقه قرار دارند (هر ۱۷ گردش، که در ۸ روز نجومی انجام می‌شود، ماهواره از همان مکان عبور می‌کند). مدار گلوناس آن را به‌ویژه برای استفاده در عرض‌های جغرافیایی بالا (شمال یا جنوب) مناسب می‌سازد، جایی که دریافت سیگنال GPS می‌تواند مشکل‌ساز باشد.

این منظومه در سه صفحه مداری عمل می‌کند که در هر یک هشت ماهواره با فواصل یکسان قرار دارند. یک منظومه کاملاً عملیاتی با پوشش جهانی شامل ۲۴ ماهواره است، در حالی که ۱۸ ماهواره برای پوشش قلمرو روسیه ضروری است. برای به دست آوردن موقعیت مکانی، گیرنده باید در برد حداقل چهار ماهواره باشد.

### سیگنال

#### دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی (FDMA)
بندانگشتی|290px|یک گیرنده ترکیبی گلوناس/جی‌پی‌اس، مقاوم‌سازی شده برای ارتش روسیه، ۲۰۰۳
بندانگشتی|290px|یک بیکن رادیویی شخصی ترکیبی گلوناس/جی‌پی‌اس

ماهواره‌های گلوناس دو نوع سیگنال ارسال می‌کنند: سیگنال با دقت استاندارد باز L1OF/L2OF، و سیگنال با دقت بالا و مبهم‌سازی شده L1SF/L2SF.

این سیگنال‌ها از کدگذاری DSSS و مدولاسیون کلیدزنی تغییر فاز باینری (BPSK) مشابه سیگنال‌های GPS استفاده می‌کنند. همه ماهواره‌های گلوناس همان کد را به عنوان سیگنال دقت استاندارد خود ارسال می‌کنند؛ با این حال، هر کدام روی فرکانس متفاوتی با استفاده از تکنیک دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی (FDMA) ۱۵ کاناله ارسال می‌کنند که در دو طرف ۱۶۰۲٫۰ مگاهرتز (معروف به باند L1) گسترده شده است. فرکانس مرکزی برابر است با 1602 MHz + n \times 0.5625 MHz، که در آن n شماره کانال فرکانس ماهواره است ($n=-۶,... ,۰,... ,۶$، قبلاً $n=۰,... ,۱۳$). سیگنال‌ها در یک مخروط ۳۸ درجه‌ای، با استفاده از قطبش دایره‌ای راست‌گرد، با EIRP بین ۲۵ تا ۲۷ دسی‌بل وات (۳۱۶ تا ۵۰۰ وات) ارسال می‌شوند. توجه داشته باشید که منظومه ۲۴ ماهواره‌ای تنها با ۱۵ کانال تطبیق داده شده است؛ این کار با استفاده از کانال‌های فرکانسی یکسان برای پشتیبانی از جفت ماهواره‌های پادپا (سمت مقابل سیاره در مدار) انجام می‌شود، زیرا این ماهواره‌ها هرگز به‌طور هم‌زمان در دید یک کاربر زمینی قرار نمی‌گیرند.

سیگنال‌های باند L2 از همان FDMA سیگنال‌های باند L1 استفاده می‌کنند، اما در اطراف ۱۲۴۶ مگاهرتز با فرکانس مرکزی $1246 MHz + n \times 0.4375 MHz$ ارسال می‌شوند، جایی که $n$ همان محدوده L1 را پوشش می‌دهد. در طراحی اولیه گلوناس، تنها سیگنال با دقت بالا و مبهم‌سازی شده در باند L2 پخش می‌شد، اما با شروع از گلوناس-ام، یک سیگنال مرجع غیرنظامی اضافی (L2OF) با کد دقت استاندارد مشابه سیگنال L1OF پخش می‌شود.

سیگنال دقت استاندارد باز با جمع ماژول-۲ (XOR) از یک کد فاصله‌یابی شبه‌تصادفی ۵۱۱ کیلوبیت بر ثانیه، پیام ناوبری ۵۰ بیت بر ثانیه، و یک توالی کمکی مآندر ۱۰۰ هرتز (کد منچستر) تولید می‌شود که همگی با استفاده از یک نوسان‌ساز زمان/فرکانس واحد تولید می‌شوند. کد شبه‌تصادفی با یک ثبات انتقال ۹ مرحله‌ای که با دوره ۱ میلی‌ثانیه کار می‌کند، تولید می‌شود.

پیام ناوبری با سرعت ۵۰ بیت در ثانیه مدوله می‌شود. سوپرفریم سیگنال باز ۷۵۰۰ بیت طول دارد و شامل ۵ فریم ۳۰ ثانیه‌ای است که ارسال پیام پیوسته ۱۵۰ ثانیه (۲٫۵ دقیقه) طول می‌کشد. هر فریم ۱۵۰۰ بیت طول دارد و شامل ۱۵ رشته ۱۰۰ بیتی (۲ ثانیه برای هر رشته) است، که ۸۵ بیت (۱٫۷ ثانیه) برای داده‌ها و بیت‌های چک‌سام، و ۱۵ بیت (۰٫۳ ثانیه) برای نشان‌گذاری زمانی است. رشته‌های ۱ تا ۴ داده‌های فوری برای ماهواره فرستنده را ارائه می‌دهند و در هر فریم تکرار می‌شوند؛ داده‌ها شامل افمریس، آفست‌های ساعت و فرکانس، و وضعیت ماهواره هستند. رشته‌های ۵ تا ۱۵ داده‌های غیرفوری (یعنی آلماناک) را برای هر ماهواره در منظومه ارائه می‌دهند، به‌طوری که فریم‌های I تا IV هر کدام پنج ماهواره را توصیف می‌کنند و فریم V چهار ماهواره باقی‌مانده را شرح می‌دهد.

افمریس‌ها هر ۳۰ دقیقه با استفاده از داده‌های بخش کنترل زمینی به‌روز می‌شوند؛ آن‌ها از مختصات کارتزین زمین‌مرکز زمین‌ثابت (ECEF) در موقعیت و سرعت استفاده می‌کنند و شامل پارامترهای شتاب ناشی از ماه و خورشید (Lunisolar) هستند. آلماناک از عناصر مداری اصلاح‌شده (عناصر کپلری) استفاده می‌کند و روزانه به‌روز می‌شود.

سیگنال دقیق‌تر با دقت بالا برای کاربران مجاز، مانند ارتش روسیه، در دسترس است، اما برخلاف کد P(Y) ایالات متحده که توسط یک کد W رمزگذاری‌شده مدوله می‌شود، کدهای استفاده محدود گلوناس به صورت آشکار و تنها با استفاده از *[[امنیت از طریق ابهام]]* پخش می‌شوند. جزئیات سیگنال با دقت بالا فاش نشده است. مدولاسیون (و در نتیجه استراتژی ردیابی) بیت‌های داده روی کد L2SF اخیراً از حالت بدون مدولاسیون به رگبار (burst) ۲۵۰ بیت بر ثانیه در فواصل تصادفی تغییر کرده است. کد L1SF توسط داده‌های ناوبری با سرعت ۵۰ بیت بر ثانیه بدون کد مآندر منچستر مدوله می‌شود.

سیگنال با دقت بالا به صورت تربیع فاز با سیگنال دقت استاندارد پخش می‌شود و عملاً همان موج حامل را به اشتراک می‌گذارد، اما با پهنای باندی ده برابر بیشتر از سیگنال باز. فرمت پیام سیگنال با دقت بالا منتشر نشده باقی مانده است، اگرچه تلاش‌ها برای مهندسی معکوس نشان می‌دهد که سوپرفریم از ۷۲ فریم تشکیل شده است که هر کدام شامل ۵ رشته ۱۰۰ بیتی است و ارسال آن ۱۰ ثانیه طول می‌کشد، با طول کل ۳۶٬۰۰۰ بیت یا ۷۲۰ ثانیه (۱۲ دقیقه) برای کل پیام ناوبری. داده‌های اضافی ظاهراً به پارامترهای حیاتی شتاب ماه و خورشید و جملات تصحیح ساعت اختصاص داده شده‌اند.

##### دقت
در اوج کارایی، سیگنال با دقت استاندارد، دقت موقعیت‌یابی افقی در محدوده ۵ تا ۱۰ متر، موقعیت‌یابی عمودی در محدوده ۱۵ متر، اندازه‌گیری بردار سرعت در محدوده ۱۰۰ میلی‌متر بر ثانیه، و زمان‌سنجی در محدوده ۲۰۰ نانوثانیه را ارائه می‌دهد، که همگی بر اساس اندازه‌گیری‌های هم‌زمان از چهار ماهواره نسل اول هستند؛ ماهواره‌های جدیدتر مانند گلوناس-ام این ارقام را بهبود می‌بخشند.

گلوناس از یک مبنای مختصاتی به نام "PZ-90" (پارامترهای زمین ۱۹۹۰ – Parametry Zemli 1990) استفاده می‌کند، که در آن مکان دقیق قطب شمال به عنوان میانگین موقعیت آن از سال ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۵ داده شده است. این در تضاد با مبنای مختصاتی GPS، یعنی WGS 84 است که از موقعیت قطب شمال در سال ۱۹۸۴ استفاده می‌کند. از ۱۷ سپتامبر ۲۰۰۷، مبنای PZ-90 به نسخه PZ-90.02 به‌روزرسانی شده است که اختلاف آن با WGS 84 در هر جهت کمتر از ۴۰۰ میلی‌متر است. از ۳۱ دسامبر ۲۰۱۳، نسخه PZ-90.11 در حال پخش است که با سامانه مرجع بین‌المللی زمینی و قاب ۲۰۰۸ (ITRF2008) در اپوک ۲۰۱۱٫۰ در سطح سانتی‌متر هم‌تراز شده است، اما در حالت ایده‌آل باید تبدیلی به ITRF2008 انجام شود.

#### دسترسی چندگانه تقسیم کدی (CDMA)
از سال ۲۰۰۸، سیگنال‌های جدید CDMA برای استفاده در گلوناس در حال تحقیق و بررسی هستند.

اسناد کنترل رابط برای سیگنال‌های CDMA گلوناس در اوت ۲۰۱۶ منتشر شد.
به گفته توسعه‌دهندگان گلوناس، سه سیگنال CDMA باز و دو سیگنال محدود (محرمانه) وجود خواهد داشت. سیگنال باز L3OC در مرکز ۱۲۰۲٫۰۲۵ مگاهرتز قرار دارد و از مدولاسیون BPSK(10) برای هر دو کانال داده و پایلوت استفاده می‌کند؛ کد مسافت‌سنجی با سرعت ۱۰٫۲۳ میلیون چیپ در ثانیه مخابره می‌شود، که با استفاده از QPSK با داده هم‌فاز و پایلوت متعامد روی فرکانس حامل مدوله می‌شود. داده‌ها با کد بارکر ۵ بیتی و پایلوت با کد نیومن-هافمن ۱۰ بیتی کدگذاری خطا می‌شوند.

سیگنال‌های باز L1OC و محدود L1SC در مرکز ۱۶۰۰٫۹۹۵ مگاهرتز، و سیگنال‌های باز L2OC و محدود L2SC در مرکز ۱۲۴۸٫۰۶ مگاهرتز متمرکز شده‌اند که با سیگنال‌های FDMA گلوناس هم‌پوشانی دارند. سیگنال‌های باز L1OC و L2OC از تسهیم‌سازی با تقسیم زمانی برای انتقال سیگنال‌های پایلوت و داده استفاده می‌کنند، با مدولاسیون BPSK(1) برای داده و مدولاسیون BOC(1,1) برای پایلوت؛ سیگنال‌های محدود باند پهن L1SC و L2SC از مدولاسیون BOC (5, 2.5) برای هر دو داده و پایلوت استفاده می‌کنند که در فاز متعامد نسبت به سیگنال‌های باز مخابره می‌شوند؛ این کار قدرت سیگنال اوج را دور از فرکانس مرکزی سیگنال‌های باز باند باریک قرار می‌دهد.

کلیدزنی تغییر فاز دودویی (BPSK) توسط سیگنال‌های استاندارد GPS و گلوناس استفاده می‌شود. مدولاسیون حامل افست باینری (BOC) مدولاسیونی است که توسط گالیلئو، جی‌پی‌اس مدرن‌شده و بیدو-۲ استفاده می‌شود.

پیام ناوبری سیگنال‌های CDMA به صورت دنباله‌ای از رشته‌های متنی مخابره می‌شود. پیام دارای اندازه متغیر است - هر شبه‌فریم معمولاً شامل شش رشته است و حاوی اطلاعات مداری برای ماهواره فعلی (رشته‌های نوع ۱۰، ۱۱ و ۱۲ در یک دنباله) و بخشی از آلماناک برای سه ماهواره (سه رشته از نوع ۲۰) است. برای مخابره آلماناک کامل برای تمام ۲۴ ماهواره فعلی، یک ابرفریم متشکل از ۸ شبه‌فریم مورد نیاز است. در آینده، ابرفریم به ۱۰ شبه‌فریم داده گسترش خواهد یافت تا ۳۰ ماهواره کامل را پوشش دهد.

پیام همچنین می‌تواند حاوی پارامترهای چرخش زمین، مدل‌های یونوسفر، پارامترهای مدار بلندمدت برای ماهواره‌های گلوناس و پیام‌های کوسپاس-سارست باشد. نشانگر زمان سامانه با هر رشته مخابره می‌شود؛ اصلاح ثانیه کبیسه UTC با کوتاه کردن یا طولانی کردن (پر کردن با صفر) رشته نهایی روز به اندازه یک ثانیه انجام می‌شود و رشته‌های غیرعادی توسط گیرنده نادیده گرفته می‌شوند.

رشته‌ها دارای یک برچسب نسخه برای تسهیل سازگاری رو به جلو هستند: ارتقاهای آینده در فرمت پیام باعث از کار افتادن تجهیزات قدیمی‌تر نخواهد شد، که با نادیده گرفتن داده‌های جدید به کار خود ادامه می‌دهند (تا زمانی که منظومه همچنان انواع رشته‌های قدیمی را مخابره می‌کند)، اما تجهیزات به‌روز قادر به استفاده از اطلاعات اضافی از ماهواره‌های جدیدتر خواهند بود.

پیام ناوبری سیگنال L3OC با سرعت ۱۰۰ بیت بر ثانیه مخابره می‌شود و هر رشته از نمادها ۳ ثانیه (۳۰۰ بیت) طول می‌کشد. ارسال یک شبه‌فریم متشکل از ۶ رشته، ۱۸ ثانیه (۱۸۰۰ بیت) زمان می‌برد. یک ابرفریم متشکل از ۸ شبه‌فریم، ۱۴٬۴۰۰ بیت طول دارد و ارسال آلماناک کامل ۱۴۴ ثانیه (۲ دقیقه و ۲۴ ثانیه) زمان می‌برد.

پیام ناوبری سیگنال L1OC با سرعت ۱۰۰ بیت بر ثانیه مخابره می‌شود. طول رشته ۲۵۰ بیت است و ارسال آن ۲٫۵ ثانیه طول می‌کشد. یک شبه‌فریم ۱۵۰۰ بیت (۱۵ ثانیه) طول دارد و یک ابرفریم ۱۲٬۰۰۰ بیت یا ۱۲۰ ثانیه (۲ دقیقه) است.
سیگنال L2OC هیچ پیام ناوبری را مخابره نمی‌کند و تنها کدهای شبه‌فاصله را ارسال می‌کند:



ماهواره آزمایشی گلوناس-کی۱ که در سال ۲۰۱۱ پرتاب شد، سیگنال L3OC را معرفی کرد. ماهواره‌های گلوناس-ام تولید شده از سال ۲۰۱۴ (شماره سریال ۷۵۵ به بالا) نیز سیگنال L3OC را برای اهداف آزمایشی مخابره خواهند کرد.

ماهواره‌های ارتقا یافته گلوناس-کی۱ و گلوناس-کی۲ که قرار است از سال ۲۰۲۳ پرتاب شوند، مجموعه کاملی از سیگنال‌های مدرن CDMA را در باندهای موجود L1 و L2 ارائه خواهند داد که شامل L1SC, L1OC, L2SC و L2OC و همچنین سیگنال L3OC است. سری گلوناس-کی۲ باید به تدریج جایگزین ماهواره‌های موجود شود، که از سال ۲۰۲۳ آغاز می‌شود، زمانی که پرتاب‌های گلوناس-ام متوقف خواهد شد.

ماهواره‌های گلوناس-کی‌ام تا سال ۲۰۲۵ پرتاب خواهند شد. سیگنال‌های باز اضافی برای این ماهواره‌ها در حال مطالعه هستند که بر اساس فرکانس‌ها و فرمت‌های مورد استفاده توسط سیگنال‌های موجود GPS، گالیلئو و بیدو/کامپس می‌باشند:
* سیگنال باز L1OCM با استفاده از مدولاسیون BOC(1,1) در مرکز ۱۵۷۵٫۴۲ مگاهرتز، شبیه به سیگنال جی‌پی‌اس مدرن‌شده L1C، سیگنال E1 گالیلئو و سیگنال B1C بیدو/کامپس؛
* سیگنال باز L5OCM با استفاده از مدولاسیون BPSK(10) در مرکز ۱۱۷۶٫۴۵ مگاهرتز، شبیه به «ایمنی جان» (L5) جی‌پی‌اس، سیگنال E5a گالیلئو و سیگنال B2a بیدو/کامپس؛
* سیگنال باز L3OCM با استفاده از مدولاسیون BPSK(10) در مرکز ۱۲۰۷٫۱۴ مگاهرتز، شبیه به سیگنال E5b گالیلئو و سیگنال B2b بیدو/کامپس.
چنین آرایشی امکان پیاده‌سازی آسان‌تر و ارزان‌تر گیرنده‌های چند-استاندارد GNSS را فراهم می‌کند.

با معرفی سیگنال‌های CDMA، این منظومه تا سال ۲۰۲۵ به ۳۰ ماهواره فعال گسترش خواهد یافت؛ این امر ممکن است در نهایت مستلزم منسوخ شدن سیگنال‌های FDMA باشد. ماهواره‌های جدید در سه صفحه مداری اضافی مستقر خواهند شد و مجموع صفحات را از سه صفحه فعلی به شش صفحه می‌رسانند—که توسط سامانه نظارت و اصلاح دیفرانسیل (SDCM) پشتیبانی می‌شود. SDCM یک سامانه افزایشی GNSS مبتنی بر شبکه‌ای از ایستگاه‌های کنترل زمینی و ماهواره‌های مخابراتی لوچ ۵ای و لوچ ۵بی است. ماهواره‌های گلوناس-کی‌ام همچنین از سیگنال باز جدید L3SVI برای پخش موقعیت‌یابی دقیق نقطه‌ای (PPP) جهت ارائه خدمات دقت بالای گلوناس استفاده خواهند کرد.
شش ماهواره اضافی گلوناس-وی (Glonass-V) که از مدار توندرا در سه صفحه مداری استفاده می‌کنند، از سال ۲۰۲۵ پرتاب خواهند شد؛ این بخش مداری منطقه‌ای با مدار بالا، دسترس‌پذیری منطقه‌ای را افزایش داده و دقت را در نیم‌کره شرقی ۲۵٪ بهبود می‌بخشد، که مشابه سامانه ماهواره‌ای کوازی-زنیث (QZSS) ژاپن و بیدو-۱ است. ماهواره‌های جدید دو ردپای زمینی (مسیر زمینی) با انحراف ۶۴٫۸ درجه، خروج از مرکز ۰٫۰۷۲، دوره تناوب ۲۳٫۹ ساعت و طول گره صعودی ۶۰ و ۱۲۰ درجه تشکیل خواهند داد. فضاپیماهای گلوناس-وی بر اساس پلتفرم گلوناس-کی ساخته شده‌اند و تنها سیگنال‌های جدید CDMA را پخش خواهند کرد. پیش‌تر مدار مولنیا، مدار زمین‌همگام یا مدار مایل نیز برای بخش منطقه‌ای در نظر گرفته شده بودند.

روسکاسموس همچنین قصد دارد تا ۲۴۰ ماهواره کوچک را در مدار نزدیک زمین (LEO) پرتاب کند تا دسترس‌پذیری سیگنال و مقاومت در برابر تداخل را بهبود بخشد؛ ماهواره‌های LEO دارای عمر محدود ۵ ساله خواهند بود تا امکان سرعت جایگزینی سریع‌تر فراهم شود.

### پیام ناوبری
#### L1OC

#### L3OC

#### ویژگی‌های مشترک سیگنال‌های باز CDMA

## ماهواره‌ها
220px|بندانگشتی|ماکت فضاپیمای گلوناس-کی
پیمانکار اصلی برنامه گلوناس، شرکت سهامی سیستم‌های ماهواره‌ای اطلاعاتی رشتنیف (ISS Reshetnev، که قبلاً NPO-PM نامیده می‌شد) است. این شرکت که در ژلزنوگورسک واقع شده، طراح تمام ماهواره‌های گلوناس است که با همکاری «انستیتو مهندسی دستگاه‌های فضایی» (:ru:РНИИ КП) و «انستیتوی ناوبری رادیویی و زمان روسیه» فعالیت می‌کند. تولید سریالی ماهواره‌ها توسط شرکت مجتمع تولیدی پولیوت در امسک انجام می‌شود.

در طول سه دهه توسعه، طراحی ماهواره‌ها دستخوش بهبودهای متعددی شده است و می‌توان آن‌ها را به سه نسل تقسیم کرد: گلوناس اصلی (از ۱۹۸۲)، گلوناس-ام (از ۲۰۰۳) و گلوناس-کی (از ۲۰۱۱). هر ماهواره گلوناس دارای کد GRAU به شماره 11F654 است و هر یک از آن‌ها همچنین دارای نام نظامی «کاسموس-NNNN» می‌باشند.

### نسل اول
نسل اول واقعی ماهواره‌های گلوناس (که «اورگان» نیز نامیده می‌شوند) همگی وسایل نقلیه پایدارشده در سه محور بودند که معمولاً وزنشان ۱۲۵۰ کیلوگرم بود و به یک سیستم پیشرانش متوسط برای جابجایی در داخل منظومه مجهز بودند. با گذشت زمان، آن‌ها به مدل‌های «بلوک IIa»، «بلوک IIb» و «بلوک IIv» ارتقا یافتند که هر بلوک شامل بهبودهای تدریجی بود.

شش ماهواره از «بلوک IIa» در سال‌های ۱۹۸۵–۱۹۸۶ با استانداردهای زمانی و فرکانسی بهبودیافته نسبت به نمونه‌های اولیه و پایداری فرکانس افزایش‌یافته پرتاب شدند. این فضاپیماها همچنین میانگین عمر عملیاتی ۱۶ ماهه را نشان دادند. فضاپیماهای «بلوک IIb» با عمر طراحی دو ساله در سال ۱۹۸۷ ظاهر شدند که در مجموع ۱۲ فروند از آن‌ها پرتاب شد، اما نیمی از آن‌ها در حوادث پرتابگر از دست رفتند. شش فضاپیمایی که به مدار رسیدند، عملکرد خوبی داشتند و به‌طور میانگین نزدیک به ۲۲ ماه کار کردند.

«بلوک IIv» پرتعدادترین مدل از نسل اول بود. این مدل که به‌طور انحصاری از ۱۹۸۸ تا ۲۰۰۰ استفاده می‌شد و پرتاب آن تا سال ۲۰۰۵ ادامه داشت، شامل ۵۶ ماهواره پرتاب شده بود. عمر طراحی آن سه سال بود، با این حال بسیاری از فضاپیماها از این مدت فراتر رفتند، به طوری که یکی از مدل‌های آخر ۶۸ ماه دوام آورد که تقریباً دو برابر عمر اسمی بود.

ماهواره‌های بلوک II معمولاً به صورت دسته‌های سه تایی از پایگاه فضایی بایکونور با استفاده از بوسترهای پروتون-کی به همراه بلوک-دی‌ام۲ یا پروتون-کی به همراه بریز-ام پرتاب می‌شدند. تنها استثنا در دو پرتاب بود که در آن‌ها یک ماهواره اتالون (بازتابنده ژئودتیک) جایگزین یک ماهواره گلوناس شد.

### نسل دوم

نسل دوم ماهواره‌ها، که با نام گلوناس-ام شناخته می‌شوند، از سال ۱۹۹۰ توسعه یافتند و اولین بار در سال ۲۰۰۳ پرتاب شدند. این ماهواره‌ها دارای طول عمر به مراتب افزایش‌یافته هفت سال هستند و وزنشان کمی بیشتر و برابر  است. قطر آن‌ها تقریباً ۲٫۴ متر و ارتفاعشان ۳٫۷ متر است و طول دهانه آرایه خورشیدی آن‌ها ۷٫۲ متر می‌باشد که توانایی تولید برق ۱۶۰۰ وات را در زمان پرتاب فراهم می‌کند. ساختار بار مفید در قسمت انتهایی، ۱۲ آنتن اصلی را برای مخابره باند L در خود جای داده است. بازتابنده‌های لیزری گوشه‌مکعبی نیز برای کمک به تعیین دقیق مدار و تحقیقات ژئودتیک حمل می‌شوند. ساعت‌های سزیمی آن‌برد، منبع کلاک محلی را تأمین می‌کنند. ۵۲ ماهواره گلوناس-ام تولید و پرتاب شده است.

تا پایان سال ۲۰۱۳ در مجموع ۴۱ ماهواره از نسل دوم پرتاب شد. همانند نسل قبلی، فضاپیماهای نسل دوم نیز به صورت سه تایی با استفاده از بوسترهای پروتون-کی بلوک-دی‌ام۲ یا پروتون-کی بریز-ام پرتاب شدند. برخی نیز به صورت تکی با سایوز-۲–۱بی/فرگات به فضا ارسال شدند.

در ژوئیه ۲۰۱۵، ISS Reshetnev اعلام کرد که ساخت آخرین فضاپیمای گلوناس-ام (شماره ۶۱) را تکمیل کرده و آن را به همراه هشت ماهواره از پیش ساخته شده در انبار نگه داشته تا در نوبت پرتاب قرار گیرند.

در تاریخ ۲۲ سپتامبر ۲۰۱۷، ماهواره گلوناس-ام شماره ۵۲ وارد عملیات شد و گروه مداری دوباره به ۲۴ وسیله فضایی افزایش یافت.

### نسل سوم

گلوناس-کی یک بهبود قابل توجه نسبت به نسل قبلی است: این نخستین ماهواره گلوناس است که «فشارگذاری‌نشده» (Unpressurized) است و جرم آن به شدت کاهش یافته و به  رسیده است (در مقایسه با  در گلوناس-ام). این ماهواره دارای عمر عملیاتی ۱۰ سال است، در حالی که عمر نسل دوم گلوناس-ام ۷ سال بود. این ماهواره سیگنال‌های ناوبری بیشتری را برای بهبود دقت سیستم مخابره خواهد کرد — از جمله سیگنال‌های جدید CDMA در باندهای L3 و L5 که از مدولاسیونی مشابه با جی‌پی‌اس مدرن، گالیلئو و بیدو استفاده می‌کنند. گلوناس-کی شامل ۲۶ ماهواره با شاخص ماهواره‌ای ۶۵ تا ۹۸ است که به‌طور گسترده در فضای نظامی روسیه استفاده می‌شود.

تجهیزات پیشرفته ماهواره جدید — که تماماً از قطعات روسی ساخته شده‌اند — امکان دو برابر شدن دقت گلوناس را فراهم می‌کنند. همانند ماهواره‌های قبلی، این ماهواره‌ها نیز در سه محور پایدار شده‌اند و با دو آرایه خورشیدی به سمت نادیر (پایین‌سو) نشانه رفته‌اند. نخستین ماهواره گلوناس-کی در ۲۶ فوریه ۲۰۱۱ با موفقیت پرتاب شد.

به دلیل کاهش وزن، فضاپیماهای گلوناس-کی می‌توانند به صورت جفت از پایگاه پرتاب پلستسک با استفاده از بوسترهای سایوز-۲٫۱بی که هزینه بسیار کمتری دارند، یا به صورت شش‌تایی از پایگاه فضایی بایکونور با استفاده از وسایل پرتاب پروتون-کی بریز-ام پرتاب شوند.

### کنترل زمینی
بندانگشتی|290px|چپ|نقشه‌ای که ایستگاه‌های کنترل زمینی را نشان می‌دهد

بخش کنترل زمینی گلوناس تقریباً به‌طور کامل در قلمرو اتحاد جماهیر شوروی سابق واقع شده است، به جز چند مورد در برزیل و یک مورد در نیکاراگوئه.

بخش زمینی گلوناس متشکل است از:
* یک مرکز کنترل سیستم؛
* پنج مرکز دورسنجی، ردیابی و فرمان؛
* دو ایستگاه فاصله‌سنجی لیزری؛ و
* ده ایستگاه نظارت و اندازه‌گیری.

### گیرنده‌ها
بندانگشتی|290px|چپ|تمبر روسی با تصویر ماهواره گلوناس، ۲۰۱۶
بندانگشتی|290px|چپ|ماژول گیرنده گلوناس 1K-۱۸۱

شرکت‌هایی که گیرنده‌های GNSS با قابلیت استفاده از گلوناس تولید می‌کنند عبارتند از:
* فورونو (Furuno)
* جواد جی‌ان‌اس‌اس (JAVAD GNSS)
* سپتنتریو (Septentrio)
* تاپ‌کان (Topcon)
* سی-نَو (C-Nav)
* ناوبری ماژلان (Magellan Navigation)
* نواتل (Novatel)
* فناوری کام‌نَو (ComNav technology)
* لایکا ژئوسیستمز (Leica Geosystems)
* همیسفر جی‌ان‌اس‌اس (Hemisphere GNSS)
* تریمبل (Trimble)
* یوبلاکس (u-blox)
ان‌پی‌او پروگرس (NPO Progress) گیرنده‌ای به نام *GALS-A1* را توصیف می‌کند که دریافت جی‌پی‌اس و گلوناس را ترکیب می‌کند.

اسکای‌ویو موبایل کامیونیکیشنز (SkyWave Mobile Communications) یک پایانه ارتباطات ماهواره‌ای مبتنی بر اینمارست تولید می‌کند که از هر دو سامانه گلوناس و جی‌پی‌اس استفاده می‌کند.

، برخی از جدیدترین گیرنده‌های سری eTrex گارمین نیز (همراه با جی‌پی‌اس) از گلوناس پشتیبانی می‌کنند. گارمین همچنین یک گیرنده مستقل بلوتوث به نام «GLO for Aviation» تولید می‌کند که جی‌پی‌اس، WAAS و گلوناس را ترکیب می‌کند.

گوشی‌های هوشمند مختلفی از سال ۲۰۱۱ به بعد قابلیت گلوناس را علاوه بر گیرنده‌های جی‌پی‌اس موجود خود ادغام کرده‌اند. هدف از این کار، کاهش دوره‌های دریافت سیگنال (acquisition periods) با اجازه دادن به دستگاه برای دریافت ماهواره‌های بیشتر نسبت به گیرنده‌های تک‌شبکه‌ای است. از جمله این دستگاه‌ها می‌توان به محصولات شرکت‌های زیر اشاره کرد:
* شیائومی
* سونی اریکسون
* زدتی‌ئی
* هواوی
* سامسونگ
* اپل (از آیفون ۴اس، همزمان با جی‌پی‌اس)
* اچ‌تی‌سی
* ال‌جی
* موتورولا
* نوکیا

## وضعیت
### دسترس‌پذیری
[بندانگشتی|چپ|اسکرین‌شات برنامه GPSTest که استفاده از ماهواره‌های گلوناس را در [تانگرانگ جنوبی، اندونزی نشان می‌دهد (۲۰۲۵)]]
، وضعیت منظومه ماهواره‌ای گلوناس به شرح زیر است:

این سامانه برای ارائه خدمات ناوبری مداوم در سراسر خاک روسیه به ۱۸ ماهواره و برای ارائه خدمات در سطح جهانی به ۲۴ ماهواره نیاز دارد. سامانه گلوناس ۱۰۰٪ از قلمرو جهانی را پوشش می‌دهد.

در ۲ آوریل ۲۰۱۴، سیستم دچار یک نقص فنی شد که منجر به عدم دسترس‌پذیری عملی سیگنال ناوبری برای حدود ۱۲ ساعت گردید.

در ۱۴–۱۵ آوریل ۲۰۱۴، نه ماهواره گلوناس به دلیل مشکلات نرم‌افزاری دچار نقص فنی شدند.

در ۱۹ فوریه ۲۰۱۶، سه ماهواره گلوناس دچار نقص فنی شدند: باتری‌های گلوناس-۷۳۸ منفجر شد، باتری‌های گلوناس-۷۳۷ تخلیه شدند و گلوناس-۷۳۶ به دلیل خطای انسانی در حین مانور دچار نقص در حفظ موقعیت مداری شد. انتظار می‌رفت گلوناس-۷۳۷ و گلوناس-۷۳۶ پس از تعمیر و نگهداری دوباره عملیاتی شوند و یک ماهواره جدید (گلوناس-۷۵۱) برای جایگزینی گلوناس-۷۳۸ در اوایل مارس ۲۰۱۶ راه‌اندازی شود. پیش‌بینی می‌شد ظرفیت کامل گروه ماهواره‌ای در اواسط مارس ۲۰۱۶ بازیابی شود.

پس از پرتاب دو ماهواره جدید و تعمیر و نگهداری دو ماهواره دیگر، ظرفیت کامل گروه ماهواره‌ای بازیابی شد.

### دقت
طبق داده‌های «سیستم نظارت و تصحیح تفاضلی روسیه» (SDCM)، ، دقت تعاریف ناوبری گلوناس (برای p=۰٫۹۵) برای عرض و طول جغرافیایی برابر با  با میانگین تعداد وسایل نقلیه فضایی ناوبری (NSV) برابر با ۷–۸ (بسته به ایستگاه) بود. در مقایسه، در همان زمان دقت تعاریف ناوبری جی‌پی‌اس برابر با  با میانگین تعداد NSV برابر با ۶–۱۱ (بسته به ایستگاه) بود.

برخی از گیرنده‌های مدرن قادرند از ماهواره‌های گلوناس و جی‌پی‌اس به صورت همزمان استفاده کنند که این امر پوشش را در «دره‌های شهری» (مناطق متراکم شهری با ساختمان‌های بلند) به شدت بهبود می‌بخشد و به دلیل در دسترس بودن بیش از ۵۰ ماهواره، زمان بسیار سریعی برای تثبیت موقعیت (Time to fix) فراهم می‌کند. در فضاهای داخلی، دره‌های شهری یا مناطق کوهستانی، دقت می‌تواند نسبت به استفاده از جی‌پی‌اس به تنهایی بسیار بهبود یابد. برای استفاده همزمان از هر دو سیستم ناوبری، دقت تعاریف ناوبری گلوناس/جی‌پی‌اس برابر با  با میانگین تعداد NSV برابر با ۱۴–۱۹ (بسته به ایستگاه) بود.

در مه ۲۰۰۹، آناتولی پرمینوف، مدیر وقت روسکوسموس، اظهار داشت که اقداماتی برای گسترش منظومه گلوناس و بهبود بخش زمینی انجام شده است تا دقت تعریف ناوبری گلوناس تا سال ۲۰۱۱ به  افزایش یابد. به‌ویژه، جدیدترین طراحی ماهواره، یعنی گلوناس-کی، پس از معرفی توانایی دو برابر کردن دقت سیستم را دارد. بخش زمینی سیستم نیز قرار است تحت بهبودهایی قرار گیرد. از اوایل سال ۲۰۱۲، شانزده ایستگاه زمینی تعیین موقعیت در روسیه و در جنوبگان در پایگاه‌های بلینگسهاوزن و نوولازاروسکایا در حال ساخت هستند. ایستگاه‌های جدیدی در سراسر نیمکره جنوبی از برزیل تا اندونزی ساخته خواهند شد. انتظار می‌رود این پیشرفت‌ها دقت گلوناس را تا سال ۲۰۲۰ به ۰٫۶ متر یا بهتر برسانند. راه‌اندازی یک ایستگاه گیرنده گلوناس در فیلیپین نیز اکنون در حال مذاکره است.

## جستارهای وابسته
* آویاکونورسیو (Aviaconversiya) – یک شرکت ناوبری ماهواره‌ای روسی
* اِرا-گلوناس (Era-glonass) – سامانه واکنش اضطراری مبتنی بر گلوناس
* فهرست ماهواره‌های گلوناس
* چندلاتی (Multilateration) – تکنیک ریاضی مورد استفاده برای تعیین موقعیت
* سیکادا – یک سامانه ناوبری ماهواره‌ای روسی

### سایر سامانه‌ها

* بیدو – سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی که توسط چین اداره می‌شود.
* گالیلئو – سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی که توسط اتحادیه اروپا اداره می‌شود.
* جی‌پی‌اس – سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی که توسط ایالات متحده آمریکا اداره می‌شود.
* ناوپیک (NavIC) – سامانه ناوبری ماهواره‌ای منطقه‌ای که توسط هند اداره می‌شود و در مناطق آسیای جنوبی و غرب آسیا قابل دریافت است.
* سامانه ماهواره‌ای کوازی-زنیث (QZSS) – سامانه ناوبری ماهواره‌ای منطقه‌ای که توسط ژاپن اداره می‌شود و در منطقه آسیای-اقیانوسیه قابل دریافت است.

## یادداشت‌ها

## منابع

## استانداردها
* 
* 
* 
* 
* 

## کتاب‌شناسی
* ''سند کنترل رابط گلوناس'' (GLONASS Interface Control Document)، ویرایش ۵٫۱، ۲۰۰۸ ([نسخه پشتیبان](https://web.archive.org/web/20120710133600/http://facility.unavco.org/data/docs/ICD_GLONASS_5.1_(2008)_en.pdf))
* [''سند کنترل رابط گلوناس'' (GLONASS Interface Control Document)، نسخه ۴٫۰، ۱۹۹۸](https://www.unavco.org/help/glossary/docs/ICD_GLONASS_4.0_(1998)_en.pdf)
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

## پیوند به بیرون

* وبگاه رسمی گلوناس 


رده:اختراع‌های اتحاد شوروی
رده:برنامه فضایی روسیه
رده:برنامه فضایی شوروی
رده:تجهیزات نظامی (۱۹۸۹–۱۹۸۰)
رده:ماهواره‌های دیدبانی زمین اتحاد شوروی
رده:مکان‌یابی بی‌سیم
رده:منظومه‌های ماهواره‌ای ناوبری