(15)--第3单元 GLONASS全球卫星导航系统.pdf

ＧＰＳ测量原理与应用 第3单元 GLONASS全球卫星导航系统 1、GLONASS全球卫星导航系统简介 2、GLONASS卫星星座 3、GLONASS地面控制系统 4、用户设备 5、GLONASS系统的现代化计划 6、GLONASS系统使用的坐标系 1、GLONASS全球卫星导航系统简介 1976年，前苏联国防部宣布建立GLONASS系统， 1982年10月12日首次发射卫星。自此以后的13年间， 虽然遭遇了苏联的解体，由俄罗斯接替部署，但始终 没有终止或中断GLONASS卫星的发射。 至1996年共发射24+1颗卫星，经数据加载，调整 和检验，于1996年1月18日系统正式运行，主要为军 用。其原理和系统组成与GPS系统类似。 GLONASS系统的主要特点： ① GLONASS卫星的识别方法采用频分复用制FDMA。 L1频率为1.602～1.616GHz,频道间隔为0.5625MHz； L2频率为1.246～1.256GHz,频道间隔为0.4375MHz。 ②可进行卫星测距。GLONASS卫星上均装由激光反射镜，地面控制 站组对卫星进行激光测距，对测距数据作周期修正。 ③GLONASS系统民用无任何限制，不收费。 ④民用的标准精度通道精度数据为： 水平精度为：50～70m 垂直精度为：75m 测速精度为：15cm/s 授时精度为：1µs 2、GLONASS卫星星座 GLONASS系统卫星星座的轨道为3个等间隔椭圆轨道，轨 道面间的夹角为120°，轨道倾角为64.8°，轨道的偏心率 为0.01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面的 高度为19100km，绕地球运行周期约11时16分44秒。地迹重 复周期8天，轨道同步周期17圈，高纬度地区（50°以上） 地区的可视性较好。 GLONASS卫星星座 GLONASS工作卫星 3、GLONASS地面控制系统 GLONASS地面控制站组包括1个系统控制中心（位于莫斯 科），一个指令跟踪站，网络分布于俄罗斯境内。指令跟踪 站跟踪着GLONASS可视卫星，它遥测着所有卫星，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。 在地面控制站组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棱镜。 4、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。接收机中的计 算机对所有输入数据处理，并算出位置坐标的三个分量、速 度矢量的三个分量和时间。 5、GLONASS系统的现代化计划 为提高GLONASS的定位精度、定位能力及其可靠性， GLONASS 系统的现代化计划分两部实施。 第一步实施的主要内容： ①于2004年发射具有更好性能的GLONASS-M卫星，卫星设计 寿命为7-8年。 ②改进地面测控站设施。 ③民用频率从1个增加到2个。 ④位置精度提高到10-15米，定时精度提高到20-30纳秒， 测速精度提高到0.01米/秒。 第二步实施的主要内容： ①研制提高系统精度和可靠性的第三代GLONASS-K卫星，卫 星设计寿命为10年以上。 ② GLONASS-K卫星拟增加第三个导航定位信号，载波频率 为1201.74-1208.51MHz。 ③计划于2015年开始研发GLONASS-KM卫星，以便进一步增 强系统功能，扩大系统应用领域。 ④到2016年7月23日，在轨GLONASS卫星共有29颗，其中工 作卫星25颗、备用卫星2颗，1颗卫星处于维修状态，1颗处 于测试状态。 6、GLONASS系统使用的坐标系 GLONASS卫星导航系统的基本组成和基本原理 与美国的GPS系统相似。但是两者的坐标系统不同， GLONASS采用PZ-90坐标系，GPS采用WGS-84坐标系。 获得PZ-90与WGS-84之间的坐标转换参数，在GPS、 GLONASS组合应用中有极其重要的作用。 PZ-90坐标系的定义： PZ-90属于地心地固坐标系: ①坐标原点O位于地球质心; ②Z轴指向协议地极原点，即1900-1905年的平均北极;