格洛納斯系統

格洛納斯系統（Глобальная навигационная спутниковая система，意譯為「全球導航衛星系統」，縮寫為ГЛОНАСС，英語：GLONASS）是俄羅斯擁有的全球衛星導航系統（GNSS），與美國的全球定位系統（GPS）、中國的北斗衛星導航系統及歐盟的伽利略定位系統並列為當前四大全球導航系統。

系統由蘇聯自1976年起研製，第一顆衛星於1982年10月12日發射，1995年建成24顆衛星的基本星座。蘇聯解體後一度因經費短缺而衰退，大部分衛星失效，至2001年起俄羅斯政府大幅增加投入，2011年恢復完整全球運作能力。截至2025年，星座維持約24至26顆運作中衛星（視不同來源而定），提供全球覆蓋，主要軌道高度約19,130公里，分佈於三個軌道平面。

格洛納斯系統傳統上採用獨特的頻分多址（FDMA）訊號技術，每顆衛星使用不同載波頻率（L1頻段約1602 MHz附近、L2頻段約1246 MHz附近），所有衛星傳送相同偽隨機碼。此設計有別於GPS等系統採用的碼分多址（CDMA），理論上可提升對寬頻干擾的抵抗能力，尤其在敵方試圖同時壓制多顆衛星訊號時較具優勢；然而，由於頻率間隔較小及接收機處理複雜度較高，傳統FDMA訊號在民用定位精確度上通常略遜於現代CDMA系統，標準精度水平定位誤差一般為2.5–7米（水平），垂直約15米，視接收環境而異。近年來，新一代衛星（如GLONASS-K及GLONASS-K2）已逐步加入CDMA訊號（L1OC、L2OC、L3OC等），以提升與其他GNSS的相容性及精確度，並計劃於2025年前後擴充至30顆運作衛星，未來或逐步淘汰舊有FDMA訊號。

格洛納斯在高緯度地區（例如俄羅斯北部）因軌道傾角較大（約64.8°），可見衛星數較多，定位表現通常優於GPS；與其他系統結合使用時，能顯著加快首次定位時間並提高整體可靠度，尤其在城市峽谷或遮蔽環境中。系統同時提供標準精度民用訊號及軍用高精度加密訊號，廣泛應用於交通、測繪、緊急救援及國防領域。

## 系統架構

GLONASS系統由空間部分、控制部分和使用者部分所組成。

### 空間部分

- 衛星數量：24顆工作衛星
- 軌道數量：3，每個軌道有8顆衞星
- 軌道傾角：64.8度
- 軌道高度：19000公里
- 運行周期：11小時15分40秒
- 系統參考時間：UTC
- 系統參考座標：PZ-90
- 信號型式：FDMA,CDMA

截至2019年7月28日，在軌衛星共有27顆。

- 軌道平面1：8顆正在運作
- 軌道平面2：8顆正在運作，2顆後備
- 軌道平面3：8顆正在運作，1顆正進行測驗

## 歷史

該系統最早在1976年由蘇聯海軍提出，1982年開始，現在由俄羅斯政府負責管理。1990~1991年組建成具備覆蓋全球的衛星導航系統，從1982年12月12日開始，該系統的導航衛星不斷得到補充，至1995年，該系統衛星在數目上基本上得到完善，但隨著俄羅斯經濟不斷衰弱，該系統亦因日久失修等原因陷入崩潰邊緣。但2001年到2010年10月俄羅斯政府已經補齊了該系統需要的24顆衛星。

### 蘇聯時期

20世紀60至70年代，蘇聯當時的西科琳衛星定位系統過於陳舊，無法及時地提供準確的定位，已經無法滿足蘇聯產生的各種新的需要，蘇聯決定組建新的的衛星導航系統。1968-1969年蘇聯國防部、國家科學院和蘇聯海軍聯合開發新的導航系統用於海陸空及太空的軍事力量。1970年，這些部門聯合制定了關於此計劃的文書。

1976年，取名為「格洛納斯統一空間導航系統的部署的討論」方案在蘇共中央委員會和蘇聯內閣分別獲得通過。1982年，發射首顆衛星入軌。但由於航太撥款不足，該系統部分衛星一度老化，最嚴重曾只剩6顆衛星運行。

### 俄羅斯時期

2003年12月，由俄國應用力學科研生產聯合公司研製的新一代衛星交付聯邦航太局和國防部試用，為2008年全面更新Glonass系統作準備。在技術方面，GLONASS系統的抗干擾能力比GPS要好，但其單點定位精確度不及GPS系統。2004年，印度和俄羅斯簽署了《關於和平利用俄全球導航衛星系統的長期合作協議》，正式加入了GLONASS系統，計劃聯合發射18顆導航衛星。

2006年12月25日，俄羅斯用質子-K運載火箭發射了3顆格洛納斯-M衛星，使格洛納斯系統的衛星數量達到17顆。

2010年12月5日，俄羅斯攜帶有3顆衛星的質子－M運載火箭發射後偏離正常軌道，墜落夏威夷附近的太平洋中。

2011年2月26日，發射了一顆格洛納斯-K衛星。

2013年7月2日，搭載三顆「格洛納斯-M」導航衛星的俄羅斯質子-M運載火箭在哈薩克斯坦拜科努爾航太發射場點火升空後發生偏轉並爆炸解體。

## 與GPS的對比

### 特性

在技術方面，GLONASS與GPS有以下幾點不同之處：

- 衛星發射頻率：GPS的衛星信號採用碼分多址（CDMA）體制，每顆衛星的信號頻率和調制方式相同，不同衛星的信號靠不同的偽碼區分。而GLONASS採用頻分多址（FDMA）體制，衛星靠頻率不同來區分，每組頻率的偽隨機碼相同。基於這個原因，GLONASS可以防止整個衛星導航系統同時被敵方干擾，因而具有更強的抗干擾能力。
- 坐標系：GPS使用世界大地坐標系（WGS84），而GLONASS使用的則是1990年蘇聯官方所制定的PZ-90參考坐標系。
- 時間標準：GPS系統時與世界標準時間（UTC）相關聯，而GLONASS則與莫斯科標準時間（UTC+3）相關聯。

### S.A.干擾

此外，由於GLONASS沒有施加S.A.干擾（Selective Availability），所以它的民用精度優於2000年5月1日之前有施加S.A.干擾的GPS系統。但是GLONASS的應用普及度還遠不及GPS，主要是因為俄羅斯長期以來不夠重視開發民用市場。

### 民用市場

2010年代起，已有包括iPhone 4S以後版本、iPad 3以後版本、Samsung Galaxy系列（不包括低階和部分舊型號中高階型號）、SONY Xperia系列手機、魅族MX2、Nokia Lumia 920、華碩Padfone 2等iOS、Android、Windows Phone 8系統的眾多廠牌智慧型手機，以及Garmin推出的戶外休閒導航儀eTrex 30等機種都同時支援GLONASS和GPS雙定位系統。

Nokia也表示將在其即將推出的手機中使用GLONASS。2012年10月16日，HTC發表該公司旗艦機種ONE X+手機中應用此技術。

## 參考文獻

- автор = Шебшаевич В. С., Дмитриев П. П., Иванцев Н. В. и др.

## 外部連結

- Official GLONASS web page
- GNSS web page including GLONASS
- Description of GLONASS on the web page of the International Laser Ranging Service (ILRS)
- GLONASS: present, future and past Presented on the ILRS Technical Workshop, 14–19 September 2009, Metsovo, Greece
- A homemade receiver for GPS & GLONASS satellites
- Navipedia information on GLONASS —Wiki initiated by the European Space Agency