System GLONASS (skrót od rosyjskiego GLOBALNAJA NAWIGACJONNAJA SATELITARNAJA SISTEMMA) to rosyjski system nawigacji satelitarnej, podobny w działaniu do systemu do GPS. Ze względu na fakt, że system GLONASS jest wykorzystywany obecnie głównie w wojsku, nie jest on powszechnie używany przez cywili.

Pracę nad skonstruowaniem tego systemu rozpoczęto w latach siedemdziesiątych, pierwszego satelitę wystrzelono w roku 1982. Kolejny etap rozwoju systemu to lata 1983-1985, kiedy to po serii próbnych badań opracowano system techniczny obejmujący konstelację od 4 do 6 satelitów. Po upadku Związku Radzieckiego system funkcjonował dalej. System dla celów cywilnych uruchomiono w 1995 roku, w tym czasie w kosmosie znajdowało się 12 satelitów. Dalsza modernizacja i rozbudowa systemu nastąpiła w wyniku decyzji z 2002 roku.

System wspomagają znajdujące się na orbicie okołoziemskiej satelity o nazwie Kosmos, które zostały wyprodukowane przez zakłady POLJOT. Oficjalnie konstelacja obejmuje cztery serie takich satelitów, jednak podejrzewa się że może ich być nawet 5-krotnie więcej.

Pierwsze satelity miały wagę ponad 12 ton i przeciętny czas pracy około jednego roku. Następne serie satelitów nosiły nazwę II W Uragan i na wyposażeniu miały zegary cezowe oraz baterie słoneczne o mocy 1,6 kW. Ważyły one zaledwie (w porównaniu z Kosmos) 1,4 tony a mogły pracować przez 4 lata.

Konstelacja GLONASS liczy 27 satelitów i rozmieszczona jest na trzech płaszczyznach orbitalnych (dla porównania: amerykańskie satelity GPS rozmieszczone są na 6.). Satelity systemu GLONASS znajdują się 19100 km nad powierzchnią Ziemi, czyli 1000 km wyżej w porównaniu z satelitami GPS. Fakt ten sprawia, że czas obiegu satelitów dookoła Ziemi wynosi 11 godzin i 15 minut - jest to około 43 minut krócej niż satelitów w GPS.

W grudniu 1998 roku Rosjanie umieścili dalsze trzy satelity - tym razem należały one do nowszej serii o nazwie GLONASS-M. Najważniejszymi udoskonaleniami w porównaniu z GLONASS były bardziej precyzyjne wzorce czasu oraz zmiany w kwestii depeszy nawigacyjnej, które uwzględniały różnice czasu okrążania Ziemi między GLONASS a GPS. Dzięki modernizacji satelity są teraz w pełni kompatybilne z dotychczas stosowymi odbiornikami. Modernizacja ma wkrótce objąć także systemy na starszych satelitach.

Kolejne 3 satelity, wyniesione na orbitę okołoziemską na rakiecie nośnej Proton-K, dołączyły do konstelacji w grudniu 2003 roku. Jeden z tych satelitów to Uragan-M o przedłużone z 3 na 7 lat żywotności, pozostałe dwa to zwykłe modele Uragan.

Satelity charakteryzują się swoimi częstotliwości oznaczanymi odpowiednio L1 i L2. Częstotliwości te nie są stałe i zależą od aktualnego miejsca jakie zajmuje satelity w całej konstelacji. Każdy satelita w systemie GLONASS ma zatem inną częstotliwość. Częstotliwość jaka charakteryzuje falę nośną poszczególnego satelity określa następującym wzorem:

f (P,L) = L (178 + P * 0,0625),

gdzie:

P to numer kanału jaki został przydzielony danej satelicie w systemie GLONASS,

L to parametr, który wynosi 9 dla częstotliwości L1 oraz 7 dla L2.

W systemie GLONASS używane są dwa rodzajów kanałów:

  • standardowy (kanał o standardowej dokładności, dostępny na obu częstotliwościach L1 i L2)
  • precyzyjny (dostępny wyłącznie na częstotliwości L2).

Używanie tego drugiego (tj. kodu precyzyjnego) wymaga specjalnego zezwolenia wydawanego przez rosyjskie Ministerstwo Obrony. Nie jest przy tym stosowany tzw. sztuczny błąd (SA), ani też dodatkowe kodowanie kanału precyzyjnego (tzw. anti-spoofing). Gdy chodzi o dokładność, system GLONASS jest lepszy niż stosowany powszechnie GPS (przy stosowaniu sztucznego błędu w GPS; w przypadku gdy w GPS się go nie stosuje jakość systemu GLONASS jest gorsza).

Rozproszenie widma sygnałów systemu GLONASS powstaje na skutek tego, że sygnał jest dodatkowo modulowany poprzez tzw. sekwencje pseudolosowe. Dzięki temu możliwa jest jednoczesna duża dokładność przy jednoznacznie określonym pomiarze tzw. pseudoodległości. Jednakże poziom szumów odbiornika wielokrotnie przewyższa mocy jaką ma odbierany sygnał. Może on być odbierany wyłącznie przez urządzenia potrafiące generować tzw. zsynchronizowaną replikę sekwencji pseudolosowej. Poziom mocy odbieranego sygnału (czyli sygnału użytecznego) zwiększa się w wyniku przemnożenia odbieranego sygnału przez generowaną lokalnie, zsynchronizowaną replikę. Obniża się wówczas moc wszelkich sygnałów zakłócających. Opisana powyżej zaleta stosowania technologii rozproszonego widma nie jest w pełni wykorzystywana w obecnych odbiornikach systemów GPS oraz GLONASS. Nawet sygnały zakłócające o niewielkiej mocy mogą skutecznie zaburzyć tor radiowy, który charakteryzuje się dużym wzmocnieniem.

System kontroli jest bardzo podobny jak w GPS, jednak całość systemu GLONASS znajduje się na terytorium Federacji Rosyjskiej. Główna stacja kontrolni jest usytuowana w miejscowości Golicyno pod Moskwą, pozostałe stacje które monitorują system GLONASS znajdują się w Sankt Petersburgu, oraz Ternopolu, Jenisiejsku i Komsomolsku nad Amurem. Istnieje też stacja niezależnie monitorująca działanie systemu - mieści się ona w Niemczech w miejscowości Neustrelitz.

Z powodu pewnych kłopotów finansowych rosyjskie wojsko ma problemy ze sprawnym działaniem swojego systemu lokalizacyjnego. Efektem tych problemów są niesprawne satelity nawigacyjne oraz luki w zapełnieniu orbit odpowiednią ilością satelitów.

Odbiorniki stosowane w systemie GLONASS produkowane w Rosji są na ogół przystosowane do potrzeb wojsk lądowych i marynarki wojennej. Z kolei odbiorniki do celów cywilnych (czyli uniwersalne, stosowane zarówno w GPS, jak i GLONASS) produkowane są przez takie firmy jak np. Ashtech.

Obecnie skuteczność rosyjskiego systemu GLONASS jest znacznie niższa od amerykańskiego odpowiednika w postaci GPS.

BIBLIOGRAFIA:

[1] Janusz Narkiewicz - "Globalny System Pozycyjny - GPS"

Źródła internetowe:

[2] http://www.glonass-center.ru/frame_e.html

[3] http://sadzik.w.interia.pl/

[4] http://www.astronet.pl/

[5] http://www.tatrzanska.org/ - zdjęcie