GLONASS

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GLONASS ⓘ
Glonass logo.png
GLONASS-Logo
Ursprungsland/länder Sowjetunion
(jetzt  Russland)
Betreiber(n)Roscosmos
( Russland)
TypMilitärisch, zivil
StatusBetrieblich
ErfassungsbereichWeltweit
Genauigkeit2,8-7,38 Meter
Größe der Konstellation
Satelliten insgesamt32
Satelliten in der Umlaufbahn31
Erster Start12. Oktober 1982
Letzter Start25. Oktober 2020
Orbitale Merkmale
Regime(s)3 × MEO-Ebenen
Orbitale Höhe19.130 km
Websiteglonass-iac.ru/de

GLONASS (ГЛОНАСС, IPA: [ɡɫɐˈnas]; russisch: Глобальная навигационная спутниковая система, tr. Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, lit. Global Navigation Satellite System") ist ein russisches Satellitennavigationssystem, das als Teil eines Funknavigations-Satellitendienstes betrieben wird. Es bietet eine Alternative zum Global Positioning System (GPS) und ist das zweite in Betrieb befindliche Navigationssystem mit globaler Abdeckung und vergleichbarer Genauigkeit. ⓘ

Satellitennavigationsgeräte, die sowohl GPS als auch GLONASS unterstützen, haben mehr Satelliten zur Verfügung, so dass die Position schneller und genauer bestimmt werden kann, insbesondere in bebauten Gebieten, wo Gebäude die Sicht auf einige Satelliten verdecken können. Die Ergänzung von GPS-Systemen durch GLONASS verbessert auch die Positionsbestimmung in hohen Breitengraden (Norden oder Süden). ⓘ

Die Entwicklung von GLONASS begann in der Sowjetunion im Jahr 1976. Ab dem 12. Oktober 1982 wurde das System durch zahlreiche Raketenstarts um weitere Satelliten erweitert, bis die Konstellation im Jahr 1995 vollständig war. Nach einem Kapazitätsrückgang in den späten 1990er Jahren wurde die Wiederherstellung des Systems im Jahr 2001 zu einer Priorität der Regierung und die Mittel wurden erheblich aufgestockt. GLONASS ist das teuerste Programm des Roskosmos und beanspruchte 2010 ein Drittel seines Budgets. ⓘ

Im Jahr 2010 hatte GLONASS eine vollständige Abdeckung des russischen Territoriums erreicht, und im Oktober 2011 wurde die vollständige Orbitalkonstellation von 24 Satelliten wiederhergestellt, was eine vollständige globale Abdeckung ermöglicht. Das Design der GLONASS-Satelliten wurde mehrfach verbessert, und die neueste Version, GLONASS-K2, soll 2022 in Betrieb genommen werden. ⓘ

…2. Generation ⓘ

Beschreibung des Systems

Größenvergleich der Umlaufbahnen von GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou-2 und Iridium, der Internationalen Raumstation, des Hubble-Weltraumteleskops und der geostationären Umlaufbahn (und ihrer Friedhofsumlaufbahn), mit den Van-Allen-Strahlungsgürteln und der Erde im Maßstab. Die Mondumlaufbahn ist etwa 9 Mal so groß wie die geostationäre Umlaufbahn. (Fahren Sie in der SVG-Datei mit dem Mauszeiger über eine Umlaufbahn oder ihre Bezeichnung, um sie hervorzuheben; klicken Sie darauf, um den entsprechenden Artikel zu laden). ⓘ

GLONASS ist ein globales Satellitennavigationssystem, das militärischen und zivilen Nutzern Positions- und Geschwindigkeitsmessungen in Echtzeit ermöglicht. Die Satelliten befinden sich in einer mittleren kreisförmigen Umlaufbahn in 19.100 km Höhe mit einer Neigung von 64,8° und einer Periode von 11 Stunden und 15 Minuten. Die Umlaufbahn von GLONASS eignet sich besonders für den Einsatz in hohen Breitengraden (Norden oder Süden), wo der Empfang eines GPS-Signals problematisch sein kann. Die Konstellation wird auf drei Bahnebenen betrieben, auf denen sich jeweils acht gleichmäßig verteilte Satelliten befinden. Eine voll funktionsfähige Konstellation mit globaler Abdeckung besteht aus 24 Satelliten, während für die Abdeckung des russischen Hoheitsgebiets 18 Satelliten erforderlich sind. Um eine Positionsbestimmung zu erhalten, muss sich der Empfänger in der Reichweite von mindestens vier Satelliten befinden. ⓘ

Signal

FDMA

Einer der ersten robusten, kombinierten GLONASS/GPS-Empfänger des russischen Militärs, 2003 ⓘ
Eine kombinierte GLONASS/GPS-Personenfunkbake ⓘ

GLONASS-Satelliten senden zwei Arten von Signalen aus: ein offenes Standard-Präzisionssignal L1OF/L2OF und ein verdecktes Hochpräzisionssignal L1SF/L2SF. ⓘ

Die Signale verwenden eine ähnliche DSSS-Kodierung und BPSK-Modulation (Binary Phase Shift Keying) wie die GPS-Signale. Alle GLONASS-Satelliten senden den gleichen Code wie ihr Standard-Präzisionssignal, jedoch sendet jeder auf einer anderen Frequenz mit einem 15-Kanal-Frequenzmultiplexverfahren (FDMA), das sich auf beiden Seiten von 1602,0 MHz, dem so genannten L1-Band, erstreckt. Die Mittenfrequenz beträgt 1602 MHz + n × 0,5625 MHz, wobei n die Nummer des Frequenzkanals eines Satelliten ist (n=-6,...,0,...,6, früher n=0,...,13). Die Signale werden in einem 38°-Kegel mit zirkularer Polarisation nach rechts und mit einer EIRP zwischen 25 und 27 dBW (316 bis 500 Watt) übertragen. Man beachte, dass die 24-Satelliten-Konstellation mit nur 15 Kanälen untergebracht wird, indem identische Frequenzkanäle verwendet werden, um antipodische (auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten im Orbit befindliche) Satellitenpaare zu unterstützen, da diese Satelliten nie beide gleichzeitig in Sichtweite eines erdgebundenen Nutzers sind. ⓘ

Die Signale des L2-Bandes verwenden das gleiche FDMA-Verfahren wie die Signale des L1-Bandes, werden aber im Bereich von 1246 MHz mit der Mittenfrequenz 1246 MHz + n × 0,4375 MHz übertragen, wobei n den gleichen Bereich wie bei L1 abdeckt. Im ursprünglichen GLONASS-Design wurde im L2-Band nur ein verschleiertes Hochpräzisionssignal ausgestrahlt, aber ab GLONASS-M wird ein zusätzliches ziviles Referenzsignal L2OF mit einem identischen Standard-Präzisionscode wie das L1OF-Signal ausgestrahlt. ⓘ

Das offene Standardpräzisionssignal wird durch Modulo-2-Addition (XOR) von 511 kbit/s Pseudo-Zufallscode, 50 bit/s Navigationsnachricht und einer zusätzlichen 100 Hz Mäandersequenz (Manchester-Code) erzeugt, die alle mit einem einzigen Zeit-/Frequenzoszillator erzeugt werden. Der Pseudo-Zufallscode wird mit einem 9-stufigen Schieberegister erzeugt, das mit einer Periode von 1 Millisekunde arbeitet. ⓘ

Die Navigationsnachricht wird mit 50 Bit pro Sekunde moduliert. Der Superframe des offenen Signals ist 7500 Bits lang und besteht aus 5 Frames von 30 Sekunden, so dass 150 Sekunden (2,5 Minuten) für die Übertragung der kontinuierlichen Nachricht benötigt werden. Jeder Rahmen ist 1500 Bits lang und besteht aus 15 Strings von 100 Bits (2 Sekunden für jeden String), mit 85 Bits (1,7 Sekunden) für Daten und Prüfsummenbits und 15 Bits (0,3 Sekunden) für die Zeitmarke. Die Strings 1-4 liefern unmittelbare Daten für den sendenden Satelliten und werden bei jedem Rahmen wiederholt; die Daten umfassen Ephemeriden, Takt- und Frequenzabweichungen sowie den Satellitenstatus. Die Strings 5-15 liefern nicht-unmittelbare Daten (d.h. Almanach) für jeden Satelliten in der Konstellation, wobei die Frames I-IV jeweils fünf Satelliten beschreiben und Frame V die restlichen vier Satelliten. ⓘ

Die Ephemeriden werden alle 30 Minuten anhand von Daten des Bodenkontrollsegments aktualisiert; sie verwenden kartesische Koordinaten (Earth Centred Earth Fixed, ECEF) für Position und Geschwindigkeit und enthalten Parameter für die Mondbeschleunigung. Der Almanach verwendet modifizierte Bahnelemente (Keplersche Elemente) und wird täglich aktualisiert. ⓘ

Das genauere Hochpräzisionssignal steht autorisierten Nutzern wie dem russischen Militär zur Verfügung, doch im Gegensatz zum P(Y)-Code der Vereinigten Staaten, der durch einen verschlüsselnden W-Code moduliert wird, werden die GLONASS-Codes für eingeschränkte Nutzung im Klartext übertragen, wobei nur Sicherheit durch Unklarheit zum Einsatz kommt. Die Einzelheiten des Hochpräzisionssignals wurden nicht bekannt gegeben. Die Modulation (und damit die Verfolgungsstrategie) der Datenbits des L2SF-Codes wurde kürzlich von unmoduliert auf 250-Bit/s-Bursts in zufälligen Abständen geändert. Der L1SF-Code wird von den Navigationsdaten mit 50 Bit/s ohne Manchester-Mäander-Code moduliert. ⓘ

Das Hochpräzisionssignal wird in Phasenquadratur mit dem Standardpräzisionssignal ausgestrahlt, d.h. es teilt sich dieselbe Trägerwelle, hat aber eine zehnmal höhere Bandbreite als das offene Signal. Das Nachrichtenformat des Hochpräzisionssignals bleibt unveröffentlicht, obwohl Versuche des Reverse-Engineering darauf hindeuten, dass der Superframe aus 72 Frames besteht, die jeweils 5 Strings von 100 Bits enthalten und 10 Sekunden für die Übertragung benötigen, mit einer Gesamtlänge von 36 000 Bits oder 720 Sekunden (12 Minuten) für die gesamte Navigationsnachricht. Die zusätzlichen Daten sind offenbar kritischen Lunisolar-Beschleunigungsparametern und Uhrenkorrekturtermen zugeordnet. ⓘ

Genauigkeit

Bei maximaler Effizienz bietet das Standard-Präzisionssignal eine horizontale Positionierungsgenauigkeit von 5-10 Metern, eine vertikale Positionierung von 15 m, einen Geschwindigkeitsvektor mit einer Genauigkeit von 100 mm/s und eine Zeitgenauigkeit von 200 Nanosekunden, alles auf der Grundlage von Messungen von vier Satelliten der ersten Generation gleichzeitig; neuere Satelliten wie GLONASS-M verbessern dies. ⓘ

GLONASS verwendet ein Koordinatendatum namens "PZ-90" (Earth Parameters 1990 - Parametry Zemli 1990), in dem die genaue Position des Nordpols als Durchschnitt seiner Position von 1990 bis 1995 angegeben ist. Dies steht im Gegensatz zum GPS-Koordinatendatum WGS 84, das die Position des Nordpols im Jahr 1984 verwendet. Seit dem 17. September 2007 ist das PZ-90-Datum auf die Version PZ-90.02 aktualisiert worden, die in jeder Richtung weniger als 400 mm vom WGS 84 abweicht. Seit dem 31. Dezember 2013 wird die Version PZ-90.11 ausgestrahlt, die auf das Internationale Terrestrische Referenzsystem und den Internationalen Terrestrischen Rahmen der Epoche 2011.0 auf Zentimeterebene ausgerichtet ist. ⓘ

CDMA

Seit 2008 wird an neuen CDMA-Signalen für die Nutzung mit GLONASS geforscht. ⓘ

Die Schnittstellenkontrolldokumente für GLONASS CDMA-Signale wurden im August 2016 veröffentlicht. ⓘ

Laut den GLONASS-Entwicklern wird es drei offene und zwei eingeschränkte CDMA-Signale geben. Das offene Signal L3OC ist auf 1202,025 MHz zentriert und verwendet eine BPSK(10)-Modulation sowohl für die Daten- als auch für die Pilotkanäle; der Entfernungsmessungscode wird mit 10,23 Millionen Chips pro Sekunde übertragen und mit QPSK mit phasengleichen Daten und Quadraturpilot auf die Trägerfrequenz moduliert. Die Daten sind mit einem 5-Bit-Barker-Code und der Pilot mit einem 10-Bit-Neuman-Hoffman-Code fehlercodiert. ⓘ

Offene L1OC- und eingeschränkte L1SC-Signale sind auf 1600,995 MHz zentriert, und offene L2OC- und eingeschränkte L2SC-Signale sind auf 1248,06 MHz zentriert und überschneiden sich mit GLONASS FDMA-Signalen. Offene Signale L1OC und L2OC verwenden Zeitmultiplex zur Übertragung von Pilot- und Datensignalen mit BPSK(1)-Modulation für Daten und BOC(1,1)-Modulation für Pilotsignale; breitbandige eingeschränkte Signale L1SC und L2SC verwenden BOC(5, 2,5)-Modulation sowohl für Daten als auch für Pilotsignale, die in Quadraturphase zu den offenen Signalen übertragen werden; dadurch wird die Spitzensignalstärke von der Mittenfrequenz der schmalbandigen offenen Signale entfernt. ⓘ

Binäre Phasenumtastung (BPSK) wird von Standard-GPS- und GLONASS-Signalen verwendet. Binary Offset Carrier (BOC) ist die von Galileo, modernisiertem GPS und BeiDou-2 verwendete Modulation. ⓘ

Die Navigationsnachricht von CDMA-Signalen wird als eine Folge von Textstrings übertragen. Die Größe der Nachricht ist variabel - jeder Pseudo-Frame umfasst in der Regel sechs Strings und enthält Ephemeriden für den aktuellen Satelliten (String-Typen 10, 11 und 12 in einer Sequenz) und einen Teil des Almanachs für drei Satelliten (drei Strings vom Typ 20). Um den vollständigen Almanach für alle 24 aktuellen Satelliten zu übertragen, ist ein Superframe von 8 Pseudo-Frames erforderlich. In Zukunft soll der Superframe auf 10 Pseudo-Frames erweitert werden, um alle 30 Satelliten abzudecken. Die Nachricht kann auch Erdrotationsparameter, Ionosphärenmodelle, langfristige Orbitparameter für GLONASS-Satelliten und COSPAS-SARSAT-Meldungen enthalten. Die UTC-Schaltsekundenkorrektur wird durch Verkürzung oder Verlängerung (Zero-Padding) des letzten Strings des Tages um eine Sekunde erreicht, wobei abnormale Strings vom Empfänger verworfen werden. Die Strings sind mit einem Versionskennzeichen versehen, um die Vorwärtskompatibilität zu erleichtern: Künftige Aktualisierungen des Nachrichtenformats werden ältere Geräte nicht beeinträchtigen, die weiterhin funktionieren, indem sie die neuen Daten ignorieren (solange die Konstellation noch die alten String-Typen überträgt), aber aktuelle Geräte werden in der Lage sein, zusätzliche Informationen von neueren Satelliten zu nutzen. ⓘ

Die Navigationsnachricht des L3OC-Signals wird mit 100 bit/s übertragen, wobei jede Symbolfolge 3 Sekunden (300 Bit) dauert. Ein Pseudo-Frame mit 6 Zeichenfolgen benötigt 18 Sekunden (1800 Bits) für die Übertragung. Ein Superframe mit 8 Pseudo-Frames ist 14.400 Bits lang und benötigt 144 Sekunden (2 Minuten 24 Sekunden), um den gesamten Almanach zu übertragen. ⓘ

Die Navigationsnachricht des L1OC-Signals wird mit 100 Bit/s übertragen. Der String ist 250 Bits lang und benötigt 2,5 Sekunden für die Übertragung. Ein Pseudo-Frame ist 1500 Bits (15 Sekunden) lang, und ein Superframe ist 12.000 Bits oder 120 Sekunden (2 Minuten) lang. ⓘ

Das L2OC-Signal überträgt keine Navigationsnachrichten, sondern nur die Pseudo-Range-Codes:

Roadmap der GLONASS-Modernisierung
Satellitenserie Start Aktueller Status Taktfehler FDMA-Signale CDMA-Signale Interoperabilität CDMA-Signale ⓘ
1602 + n×0,5625 MHz 1246 + n×0,4375 MHz 1600,995 MHz 1248,06 MHz 1202,025 MHz 1575,42 MHz 1207,14 MHz 1176,45 MHz
GLONASS 1982–2005 Außer Betrieb 5×10−13 L1OF, L1SF L2SF
GLONASS-M 2003– In Betrieb 1×10−13 L1OF, L1SF L2OF, L2SF - - L3OC ‡
GLONASS-K1 2011– In Betrieb 5×10−14...1×10−13 L1OF, L1SF L2OF, L2SF - - L3OC
GLONASS-K2 2022– Herstellung von Testsatelliten 5×10−15...5×10−14 L1OF, L1SF L2OF, L2SF L1OC, L1SC L2OC, L2SC L3OC
GLONASS-V 2023–2025 Entwurfsphase - - L1OC, L1SC L2OC, L2SC L3OC
GLONASS-KМ 2030– Forschungsphase L1OF, L1SF L2OF, L2SF L1OC, L1SC L2OC, L2SC L3OC, L3SC L1OCM L3OCM L5OCM
"O": offenes Signal (Standardpräzision), "S": verdecktes Signal (hohe Präzision); "F":FDMA, "С":CDMA; n=-7,-6,-5,...,6

‡Glonass-M-Satelliten, die seit 2014 produziert werden, enthalten L3OC-Signal

Der im Jahr 2011 gestartete Testsatellit Glonass-K1 führte das L3OC-Signal ein. Die seit 2014 produzierten Glonass-M-Satelliten (s/n 755+) werden zu Testzwecken ebenfalls ein L3OC-Signal senden. ⓘ

Die verbesserten Glonass-K1- und Glonass-K2-Satelliten, die ab 2022 in Betrieb genommen werden sollen, werden über eine vollständige Palette modernisierter CDMA-Signale in den bestehenden L1- und L2-Bändern verfügen, darunter L1SC, L1OC, L2SC und L2OC sowie das L3OC-Signal. Die Glonass-K2-Serie soll die bestehenden Satelliten ab 2022 schrittweise ersetzen, wenn der Start von Glonass-M eingestellt wird. ⓘ

Die Glonass-KM-Satelliten sollen bis 2025 gestartet werden. Für diese Satelliten werden zusätzliche offene Signale untersucht, die auf den von den bestehenden GPS-, Galileo- und Beidou/COMPASS-Signalen verwendeten Frequenzen und Formaten basieren:

  • das offene Signal L1OCM mit BOC(1,1)-Modulation, zentriert auf 1575,42 MHz, ähnlich dem modernisierten GPS-Signal L1C, dem Galileo-Signal E1 und dem Beidou/COMPASS-Signal B1C;
  • offenes Signal L5OCM mit BPSK(10)-Modulation, zentriert auf 1176,45 MHz, ähnlich dem GPS "Safety of Life" (L5), dem Galileo-Signal E5a und dem Beidou/COMPASS-Signal B2a;
  • offenes Signal L3OCM mit BPSK(10)-Modulation, zentriert auf 1207,14 MHz, ähnlich dem Galileo-Signal E5b und dem Beidou/COMPASS-Signal B2b.

Eine solche Anordnung wird eine einfachere und kostengünstigere Implementierung von GNSS-Empfängern mit mehreren Standards ermöglichen. ⓘ

Mit der Einführung von CDMA-Signalen wird die Konstellation bis zum Jahr 2025 auf 30 aktive Satelliten erweitert, was möglicherweise die Abschaffung der FDMA-Signale erfordert. Die neuen Satelliten werden in drei zusätzlichen Ebenen eingesetzt, so dass sich die Gesamtzahl der Ebenen von derzeit drei auf sechs erhöht. Unterstützt wird die Konstellation durch das System for Differential Correction and Monitoring (SDCM), ein GNSS-Ergänzungssystem, das auf einem Netz aus bodengestützten Kontrollstationen und den Kommunikationssatelliten Luch 5A und Luch 5B basiert. ⓘ

Sechs weitere Glonass-V-Satelliten, die die Tundra-Umlaufbahn in drei Bahnebenen nutzen, werden zwischen 2023 und 2025 gestartet. Dieses regionale Hochorbit-Segment wird eine erhöhte regionale Verfügbarkeit und eine um 25 % verbesserte Genauigkeit über der östlichen Hemisphäre bieten, ähnlich wie das japanische QZSS-System und Beidou-1. Die neuen Satelliten werden zwei Bodenspuren mit einer Neigung von 64,8°, einer Exzentrizität von 0,072, einer Periode von 23,9 Stunden und einer aufsteigenden Knotenlänge von 60° und 120° bilden. Die Glonass-V-Fahrzeuge basieren auf der Glonass-K-Plattform und werden nur neue CDMA-Signale ausstrahlen. Zuvor waren für das regionale Segment auch eine Molniya-Umlaufbahn, eine geosynchrone Umlaufbahn oder eine geneigte Umlaufbahn in Betracht gezogen worden. ⓘ

Navigationsnachricht

L1OC

Vollständiger String für L1OC-Navigationsnachricht ⓘ
Feld Größe, Bits Beschreibung
Zeitcode СМВ 12 Konstante Bitfolge 0101 1111 0001 (5F1h)
String-Typ Тип 6 Typ der Navigationsnachricht
Satelliten-ID j 6 System-ID-Nummer des Satelliten (1 bis 63; 0 ist bis zur Abschaltung des FDMA-Signals reserviert)
Satellitenzustand Гj 1 Dieser Satellit ist:
0 - gesund,
1 - im Fehlerzustand
Zuverlässigkeit der Daten lj 1 Übertragene Navigationsmeldungen sind:
0 - gültig,
1 - unzuverlässig
Rückruf der Bodenkontrolle П1 4 (Reserviert für Systemnutzung)
Orientierungsmodus П2 1 Der Modus der Satellitenausrichtung ist:
0 - Sonnensensorsteuerung,
1 - Ausführung des prädiktiven Schubs oder Modusübergangs
UTC-Korrektur КР 2 Am letzten Tag des laufenden Quartals, um 00:00 (24:00), wird eine UTC-Schaltsekunde durchgeführt:
0 - nicht erwartet,
1 - erwartet mit positivem Wert,
2 - unbekannt,
3 - erwartet mit negativem Wert
Korrektur durchführen А 1 Nach dem Ende des aktuellen Strings wird die UTC-Korrektur durchgeführt:
0 - nicht erwartet,
1 - erwartet
Satellitenzeit ОМВ 16 Bordzeit des Tages in 2-Sekunden-Intervallen (0 bis 43199)
Informationen 184 Der Inhalt des Informationsfeldes wird durch den Stringtyp definiert
CRC ЦК 16 Zyklischer Redundanzcode
Gesamt 250

L3OC

Vollständige Zeichenfolge für die L3OC-Navigationsnachricht ⓘ
Feld Größe, Bits Beschreibung
Zeitcode СМВ 20 Konstante Bitfolge 0000 0100 1001 0100 1110 (0494Eh)
String-Typ Тип 6 Typ der Navigationsnachricht
Satellitenzeit ОМВ 15 Bordzeit des Tages in 3-Sekunden-Intervallen (0 bis 28799)
Satelliten-ID j 6 Dasselbe wie im L1OC-Signal
Satellitenzustand Гj 1
Zuverlässigkeit der Daten lj 1
Rückruf der Bodenkontrolle П1 4
Orientierungsmodus 222
UTC-Korrektur КР 2
Korrektur durchführen А 1
Informationen 219 Der Inhalt des Informationsfeldes wird durch den Stringtyp definiert
CRC ЦК 24 Zyklischer Redundanzcode
Gesamt 300

Gemeinsame Eigenschaften der offenen CDMA-Signale

Stringtypen für Navigationssignale ⓘ
Typ Inhalt des Informationsfeldes
0 (Reserviert für Systemnutzung)
1 Kurzer String für die negative Schaltsekunde
2 Lange Zeichenfolge für die positive Schaltsekunde
10, 11, 12 Echtzeitinformationen (Ephemeriden und Zeit-/Frequenz-Offsets).
Übertragen als ein Paket von drei aufeinanderfolgenden Strings
16 Satellitenorientierungsparameter für das prädiktive Schubmanöver
20 Almanach
25 Erdrotationsparameter, Ionosphärenmodelle und Zeitskalenmodell für die Differenz zwischen UTC(SU) und TAI
31, 32 Parameter des Langzeitbewegungsmodells
50 Cospas-Sarsat-Dienstnachricht - nur L1OC-Signal
60 Textnachricht
Informationsfeld eines Stringtyps 20 (Almanach) für den Orbit-Typ 0. ⓘ
Feld Größe, Bits Gewicht des niedrigen Bits Beschreibung
Orbit-Typ ТО 2 1 0 - kreisförmige Umlaufbahn mit 19100 km Höhe
Nummer des Satelliten NS 6 1 Gesamtzahl der Satelliten, die CDMA-Signale senden (1 bis 63) und auf die im Almanach Bezug genommen wird.
Almanach-Alter EA 6 1 Anzahl der vollen Tage, die seit der letzten Almanach-Aktualisierung vergangen sind.
Aktueller Tag NA 11 1 Tagesnummer (1 bis 1461) innerhalb eines Vier-Jahres-Intervalls, beginnend am 1. Januar des letzten Schaltjahres gemäß Moskauer Zeitdekret.
Signalstatus PCA 5 1 Bitfeld, das die Art der vom Satelliten übertragenen CDMA-Signale kodiert.
Die drei höchsten Bits entsprechen den Signalen L1, L2 и L3:
0 - übertragen,
1 - nicht übertragen
Satellitentyp PCA 3 1 Satellitenmodell und die Menge der übertragenen CDMA-Signale:
0 - Glonass-M (L3-Signal),
1 - Glonass-K1 (L3-Signal),
2 - Glonass-K1 (L2- und L3-Signale),
3 - Glonass-K2 (L1-, L2- und L3-Signale)
Zeitkorrektur τA 14 2−20 Grobe Korrektur von der bordseitigen Zeitskala zur GLONASS-Zeitskala (±7,8×10-3 с).
Himmelfahrt λA 21 2−20 Länge des ersten Orbitalknotens des Satelliten (±1 Halbkreis).
Aszensionszeit tλA 21 2−5 Zeitpunkt des Tages, an dem der Satellit seinen ersten Bahnknoten überquert (0 bis 44100 s).
Neigung ΔiA 15 2−20 Anpassungen an die nominale Neigung (64,8°) der Satellitenbahn zum Zeitpunkt des Aufstiegs (±0,0156 Halbperioden).
Exzentrizität εA 15 2−20 Exzentrizität der Satellitenbahn zum Zeitpunkt des Aufstiegs (0 bis 0,03).
Perigäum ωA 16 2−15 Argument zum Perigäum des Satelliten zum Zeitpunkt des Aufsteigens (±1 Halbkreis).
Periode ΔTA 19 2−9 Anpassungen an die nominale drakonische Umlaufzeit des Satelliten (40544 s) zum Zeitpunkt des Aufstiegs (±512 s).
Änderung der Periode ΔṪA 7 2−14 Geschwindigkeit der Änderung der drakonischen Umlaufzeit im Moment des Aufstiegs (±3,9×10-3 s/Bahn).
(Reserviert) L1OC: 23 -
L3OC: 58

Satelliten

Das Modell des Glonass-K-Satelliten ⓘ

Der Hauptauftragnehmer des GLONASS-Programms ist die Joint Stock Company Information Satellite Systems Reshetnev (ISS Reshetnev, früher NPO-PM genannt). Das Unternehmen mit Sitz in Zheleznogorsk entwickelt alle GLONASS-Satelliten in Zusammenarbeit mit dem Institut für Weltraumgerätetechnik (:ru:РНИИ КП) und dem Russischen Institut für Radionavigation und Zeit. Die Serienproduktion der Satelliten wird von der Firma Production Corporation Polyot in Omsk durchgeführt. ⓘ

Im Laufe der drei Jahrzehnte währenden Entwicklung haben die Satelliten zahlreiche Verbesserungen erfahren und können in drei Generationen unterteilt werden: das ursprüngliche GLONASS (seit 1982), GLONASS-M (seit 2003) und GLONASS-K (seit 2011). Jeder GLONASS-Satellit hat die GRAU-Bezeichnung 11F654, und jeder von ihnen trägt auch die militärische Bezeichnung "Cosmos-NNNN". ⓘ

Erste Generation

Die erste Generation der GLONASS-Satelliten (auch Uragan-Satelliten genannt) war durchweg dreiachsig stabilisiert, wog in der Regel 1 250 kg und war mit einem bescheidenen Antriebssystem ausgestattet, um eine Verlagerung innerhalb der Konstellation zu ermöglichen. Im Laufe der Zeit wurden sie zu Block IIa-, IIb- und IIv-Fahrzeugen aufgerüstet, wobei jeder Block evolutionäre Verbesserungen enthielt. ⓘ

Sechs Block-IIa-Satelliten wurden 1985-1986 mit verbesserten Zeit- und Frequenzstandards im Vergleich zu den Prototypen und mit erhöhter Frequenzstabilität gestartet. Diese Satelliten erreichten eine durchschnittliche Betriebsdauer von 16 Monaten. Block IIb-Satelliten mit einer Lebensdauer von zwei Jahren kamen 1987 auf den Markt, von denen insgesamt 12 gestartet wurden, von denen jedoch die Hälfte bei Unfällen mit der Trägerrakete verloren ging. Die sechs Raumfahrzeuge, die es in die Umlaufbahn schafften, funktionierten gut und waren durchschnittlich fast 22 Monate in Betrieb. ⓘ

Der Block IIv war der produktivste der ersten Generation. Er wurde ausschließlich von 1988 bis 2000 eingesetzt und war bis 2005 an weiteren Starts beteiligt. Insgesamt wurden 56 Satelliten gestartet. Die Lebensdauer betrug drei Jahre, wurde jedoch von zahlreichen Satelliten übertroffen, wobei ein spätes Modell mit 68 Monaten fast doppelt so lange hielt. ⓘ

Die Block-II-Satelliten wurden in der Regel zu dritt vom Kosmodrom Baikonur mit Proton-K Blok-DM2 oder Proton-K Briz-M Trägern gestartet. Die einzige Ausnahme war, dass bei zwei Starts ein GLONASS-Satellit durch einen geodätischen Reflektorsatelliten Etalon ersetzt wurde. ⓘ

Zweite Generation

Die zweite Generation von Satelliten, bekannt als Glonass-M, wurde ab 1990 entwickelt und erstmals 2003 gestartet. Diese Satelliten verfügen über eine wesentlich längere Lebensdauer von sieben Jahren und wiegen mit 1.480 kg etwas mehr. Sie haben einen Durchmesser von etwa 2,4 m (7 ft 10 in) und eine Höhe von 3,7 m (12 ft), mit einer Spannweite der Solaranlage von 7,2 m (24 ft) für eine elektrische Leistung von 1600 Watt beim Start. Die hintere Nutzlaststruktur beherbergt 12 Primärantennen für L-Band-Übertragungen. Außerdem werden Laser-Eckwürfelreflektoren zur präzisen Bahnbestimmung und für geodätische Untersuchungen mitgeführt. An Bord befinden sich Cäsium-Uhren, die als lokale Taktgeber dienen. Glonass-M umfasst 31 Satelliten mit einem Satellitenindex von 21 bis 92 und 4 aktive Ersatzsatelliten. ⓘ

Bis Ende 2013 wurden insgesamt 41 Satelliten der zweiten Generation gestartet. Wie bei der vorherigen Generation wurden die Satelliten der zweiten Generation zu dritt mit Proton-K Blok-DM2 oder Proton-K Briz-M Trägern gestartet. Einige wurden allein mit Sojus-2-1b/Fregat gestartet. ⓘ

Am 30. Juli 2015 gab die ISS Reshetnev bekannt, dass sie den letzten GLONASS-M-Satelliten (Nr. 61) fertiggestellt habe und ihn zusammen mit acht zuvor gebauten Satelliten für den Start einlagere. ⓘ

Am 22. September 2017 wurde der GLONASS-M-Satellit Nr. 52 in Betrieb genommen, und die Orbitalgruppierung hat sich wieder auf 24 Raumfahrzeuge erhöht. ⓘ

Dritte Generation

GLONASS-K stellt eine wesentliche Verbesserung der vorherigen Generation dar: Es ist der erste drucklose GLONASS-Satellit mit einer deutlich geringeren Masse von 750 kg gegenüber den 1.450 kg von GLONASS-M. Er hat eine Betriebsdauer von 10 Jahren, verglichen mit der 7-jährigen Lebensdauer der zweiten Generation von GLONASS-M. Es wird mehr Navigationssignale übertragen, um die Genauigkeit des Systems zu verbessern - einschließlich neuer CDMA-Signale im L3- und L5-Band, die eine Modulation ähnlich der von modernisiertem GPS, Galileo und BeiDou verwenden. Glonass-K besteht aus 26 Satelliten mit dem Satellitenindex 65-98, die im russischen Militärraum weit verbreitet sind. Die fortschrittliche Ausrüstung des neuen Satelliten, die ausschließlich aus russischen Komponenten besteht, wird eine Verdoppelung der Genauigkeit von GLONASS ermöglichen. Wie bei den vorherigen Satelliten handelt es sich um 3-Achsen-Satelliten mit Nadir-Ausrichtung und doppelten Solar-Arrays. Der erste GLONASS-K-Satellit wurde am 26. Februar 2011 erfolgreich gestartet. ⓘ

Aufgrund ihres geringeren Gewichts können die GLONASS-K-Satelliten paarweise vom Kosmodrom Plesetsk aus mit den wesentlich kostengünstigeren Sojus-2.1b-Trägern oder zu sechst vom Kosmodrom Baikonur aus mit Proton-K Briz-M-Trägerraketen gestartet werden. ⓘ

Bodenkontrolle

Karte mit der Darstellung der Bodenkontrollstationen ⓘ

Das Bodenkontrollsegment von GLONASS befindet sich fast vollständig auf dem Gebiet der ehemaligen Sowjetunion, mit Ausnahme von mehreren Stationen in Brasilien und einer in Nicaragua. ⓘ

Das GLONASS-Bodensegment besteht aus:

  • einem Systemkontrollzentrum;
  • fünf Telemetrie-, Verfolgungs- und Kommandozentralen;
  • zwei Laser-Entfernungsstationen und
  • zehn Überwachungs- und Messstationen. ⓘ
Standort Systemkontrolle Telemetrie, Ortung und Kommando Zentrale Uhr Upload-Stationen Laser-Entfernungsmessung Überwachung und Messung ⓘ
Krasnoznamensk Ja - - - - Ja
Schelkovo - Ja Ja Ja Ja Ja
Komsomolsk - Ja - Ja Ja Ja
Sankt Petersburg - Ja - - - -
Ussurijsk - Ja - - - -
Jenisseisk - Ja - Ja - Ja
Jakutsk - - - - - Ja
Ulan-Ude - - - - - Ja
Nurek - - - - - Ja
Vorkuta - - - - - Ja
Murmansk - - - - - Ja
Selentschuk - - - - - Ja

Empfänger

Unternehmen, die GNSS-Empfänger herstellen, die GLONASS nutzen:

  • Furuno
  • JAVAD GNSS, Inc.
  • Septentrio
  • Topcon
  • C-Nav
  • Magellan Navigation
  • Novatel
  • ComNav Technologie GmbH
  • Leica Geosysteme
  • Hemisphäre GNSS
  • Trimble Inc.
  • u-blox

NPO Progress beschreibt einen Empfänger namens GALS-A1, der GPS- und GLONASS-Empfang kombiniert. ⓘ

SkyWave Mobile Communications stellt ein auf Inmarsat basierendes Satellitenkommunikationsterminal her, das sowohl GLONASS als auch GPS nutzt. ⓘ

Seit 2011 unterstützen einige der neuesten Empfänger der Garmin eTrex-Reihe auch GLONASS (neben GPS). Garmin produziert auch einen eigenständigen Bluetooth-Empfänger, den GLO for Aviation, der GPS, WAAS und GLONASS kombiniert. ⓘ

Verschiedene Smartphones haben seit 2011 zusätzlich zu ihren bestehenden GPS-Empfängern GLONASS-Fähigkeiten integriert, um die Signalerfassungszeiten zu verkürzen, indem das Gerät mehr Satelliten als ein Single-Network-Empfänger erfassen kann, darunter Geräte von:

Status

Verfügbarkeit

Ab dem 24. Oktober 2021 ist der Status der GLONASS-Konstellation folgender:

Gesamt 25 SC ⓘ
Betrieblich 24 SC (Glonass-M/K)
In Inbetriebnahme 0 SC
In Wartung 0 SC
Unter Kontrolle durch den Hauptauftragnehmer für Satelliten 0 SC
Ersatzteile 0 SC
In der Flugtestphase 1 SC (Glonass-K)
–

Das System benötigt 18 Satelliten für kontinuierliche Navigationsdienste, die das gesamte Territorium der Russischen Föderation abdecken, und 24 Satelliten für die Bereitstellung von Diensten weltweit. Das GLONASS-System deckt 100 % des weltweiten Territoriums ab. ⓘ

Am 2. April 2014 kam es zu einem technischen Ausfall des Systems, der dazu führte, dass das Navigationssignal rund 12 Stunden lang praktisch nicht verfügbar war. ⓘ

Am 14. und 15. April 2014 kam es bei neun GLONASS-Satelliten aufgrund von Softwareproblemen zu einem technischen Ausfall. ⓘ

Am 19. Februar 2016 kam es bei drei GLONASS-Satelliten zu einem technischen Ausfall: Die Batterien von GLONASS-738 explodierten, die Batterien von GLONASS-737 waren leer, und bei GLONASS-736 kam es aufgrund menschlichen Versagens beim Manövrieren zu einem Ausfall der Positionsbestimmung. GLONASS-737 und GLONASS-736 werden nach der Wartung voraussichtlich wieder betriebsbereit sein, und ein neuer Satellit (GLONASS-751), der GLONASS-738 ersetzen soll, wird voraussichtlich Anfang März 2016 in Betrieb genommen. Die volle Kapazität der Satellitengruppe wird voraussichtlich Mitte März 2016 wiederhergestellt sein. ⓘ

Nach dem Start von zwei neuen Satelliten und der Wartung von zwei weiteren wurde die volle Kapazität der Satellitengruppe wiederhergestellt. ⓘ

Genauigkeit

Die GLONASS-Genauigkeit beträgt bis zu 2,8 Meter - etwa 85 % weniger genau als GPS mit dem L5-Satelliten, der eine Genauigkeit von bis zu 30 cm aufweist. ⓘ

Nach Angaben des Russischen Systems für Differenzialkorrektur und Überwachung lag die Genauigkeit der GLONASS-Navigationsdefinitionen (bei p=0,95) für Breiten- und Längengrade im Jahr 2010 bei 4,46-7,38 m mit einer mittleren Anzahl von Navigationsraumfahrzeugen (NSV) von 7-8 (je nach Station). Im Vergleich dazu lag die Genauigkeit der GPS-Navigationsdefinitionen zur gleichen Zeit bei 2,00-8,76 m (6 ft 7 in - 28 ft 9 in) mit einer mittleren Anzahl von NSV von 6-11 (je nach Station). Allein verwendetes ziviles GLONASS ist daher nur geringfügig ungenauer als GPS. In hohen Breitengraden (Norden oder Süden) ist die Genauigkeit von GLONASS aufgrund der Orbitalposition der Satelliten besser als die von GPS. ⓘ

Einige moderne Empfänger sind in der Lage, sowohl GLONASS- als auch GPS-Satelliten gemeinsam zu nutzen, was die Abdeckung in Häuserschluchten erheblich verbessert und dank der über 50 verfügbaren Satelliten eine sehr kurze Zeitspanne bis zur Positionsbestimmung ermöglicht. In Innenräumen, Stadtschluchten oder bergigen Gebieten kann die Genauigkeit gegenüber der alleinigen Verwendung von GPS erheblich verbessert werden. Bei gleichzeitiger Verwendung beider Navigationssysteme lag die Genauigkeit der GLONASS/GPS-Navigationsdefinitionen bei 2,37-4,65 m mit einer durchschnittlichen Anzahl von NSV von 14-19 (je nach Station). ⓘ

Im Mai 2009 erklärte der damalige Roskosmos-Direktor Anatoli Perminow, dass Maßnahmen zur Erweiterung der GLONASS-Konstellation und zur Verbesserung des Bodensegments ergriffen wurden, um die Navigationsgenauigkeit von GLONASS bis 2011 auf 2,8 m zu erhöhen. Insbesondere das neueste Satellitendesign, GLONASS-K, ist in der Lage, die Genauigkeit des Systems nach seiner Einführung zu verdoppeln. Auch das Bodensegment des Systems soll verbessert werden. Seit Anfang 2012 sind sechzehn Bodenstationen in Russland und in der Antarktis an den Stützpunkten Bellingshausen und Novolazarevskaya im Bau. Neue Stationen werden auf der südlichen Hemisphäre von Brasilien bis Indonesien errichtet. Durch diese Verbesserungen soll die Genauigkeit von GLONASS bis 2020 auf 0,6 m oder mehr gesteigert werden. Auch über die Einrichtung einer GLONASS-Empfangsstation auf den Philippinen wird derzeit verhandelt. ⓘ

Geschichte

Russische Briefmarke von 2016 mit einem GLONASS-Satelliten. ⓘ

Entstehung und Konstruktion

Ein GLONASS-Empfängermodul 1K-181 ⓘ

Das erste satellitengestützte Funknavigationssystem, das in der Sowjetunion entwickelt wurde, war Tsiklon, das U-Booten mit ballistischen Raketen eine Methode zur genauen Positionsbestimmung bieten sollte. Zwischen 1967 und 1978 wurden 31 Tsiklon-Satelliten gestartet. Das Hauptproblem des Systems bestand darin, dass es zwar für stationäre oder sich langsam bewegende Schiffe sehr genau war, aber mehrere Stunden Beobachtung durch die Empfangsstation benötigte, um eine Position zu bestimmen, was es für viele Navigationszwecke und für die Steuerung der neuen Generation ballistischer Raketen unbrauchbar machte. In den Jahren 1968-1969 wurde ein neues Navigationssystem konzipiert, das nicht nur die Marine, sondern auch die Luft-, Land- und Weltraumstreitkräfte unterstützen sollte. Die formalen Anforderungen wurden 1970 erfüllt; 1976 beschloss die Regierung, die Entwicklung des "Einheitlichen Weltraum-Navigationssystems GLONASS" in Angriff zu nehmen. ⓘ

Mit der Entwicklung von GLONASS wurde eine Gruppe junger Spezialisten bei NPO PM in der Stadt Krasnojarsk-26 (heute Zheleznogorsk) beauftragt. Unter der Leitung von Vladimir Cheremisin entwickelten sie verschiedene Vorschläge, aus denen der Direktor des Instituts, Grigory Chernyavsky, den endgültigen auswählte. Die Arbeiten wurden Ende der 1970er Jahre abgeschlossen; das System besteht aus 24 Satelliten, die in einer Höhe von 20.000 km auf einer mittleren kreisförmigen Umlaufbahn operieren. Es wäre in der Lage, die Position der Empfangsstation anhand der Signale von vier Satelliten sofort zu bestimmen und auch die Geschwindigkeit und Richtung des Objekts zu ermitteln. Die Satelliten sollen zu dritt mit der Schwerlastrakete Proton gestartet werden. Aufgrund der großen Anzahl von Satelliten, die für das Programm benötigt wurden, übertrug NPO PM die Herstellung der Satelliten an PO Polyot in Omsk, das über bessere Produktionsmöglichkeiten verfügte. ⓘ

Ursprünglich war GLONASS für eine Genauigkeit von 65 m ausgelegt, doch in Wirklichkeit betrug die Genauigkeit im zivilen Signal 20 m und im militärischen Signal 10 m. Die GLONASS-Satelliten der ersten Generation waren 7,8 m hoch, hatten eine Breite von 7,2 m, gemessen über ihre Solarpaneele, und eine Masse von 1.260 kg (2.780 lb). ⓘ

Erreichen der vollen Orbitalkonstellation

Anfang der 1980er Jahre erhielt NPO PM die ersten Prototypsatelliten von PO Polyot für Bodentests. Viele der produzierten Teile waren von minderer Qualität, und die Ingenieure von NPO PM mussten erhebliche Umgestaltungen vornehmen, was zu einer Verzögerung führte. Am 12. Oktober 1982 wurden drei Satelliten mit den Bezeichnungen Kosmos-1413, Kosmos-1414 und Kosmos-1415 an Bord einer Proton-Trägerrakete gestartet. Da nur ein GLONASS-Satellit statt der erwarteten drei rechtzeitig für den Start bereit war, wurde beschlossen, ihn zusammen mit zwei Attrappen zu starten. In den amerikanischen Medien wurde das Ereignis als Start eines Satelliten und "zweier geheimer Objekte" dargestellt. Lange Zeit konnten die Vereinigten Staaten die Art dieser "Objekte" nicht herausfinden. Die Telegrafenagentur der Sowjetunion (TASS) berichtete über den Start und beschrieb GLONASS als ein System, das "zur Bestimmung der Position von Flugzeugen der zivilen Luftfahrt, der Marine und der Fischereiboote der Sowjetunion geschaffen wurde". ⓘ

Von 1982 bis April 1991 hat die Sowjetunion insgesamt 43 GLONASS-Satelliten und fünf Testsatelliten erfolgreich gestartet. Als sich die Sowjetunion am 25. Dezember 1991 auflöste, waren zwölf GLONASS-Satelliten in zwei Flugzeugen einsatzbereit; genug, um eine begrenzte Nutzung des Systems zu ermöglichen (um das gesamte Gebiet der Union abzudecken, wären 18 Satelliten erforderlich gewesen). Die Russische Föderation übernahm die Kontrolle über die Konstellation und entwickelte sie weiter. GLONASS wurde im Jahr 1993 mit 12 Satelliten in 2 Umlaufbahnen in 19 130 km Höhe in Betrieb genommen. Im Dezember 1995 wurde die GLONASS-Konstellation auf 24 Satelliten erweitert. Gegenwärtig befinden sich insgesamt 27 Satelliten in der Umlaufbahn, die alle in Betrieb sind. ⓘ

Wirtschaftliche Krise

Da die Satelliten der ersten Generation jeweils drei Jahre lang in Betrieb waren, wären zur Aufrechterhaltung der vollen Kapazität des Systems zwei Starts pro Jahr erforderlich gewesen, um das gesamte Netz von 24 Satelliten zu erhalten. In der finanziell schwierigen Zeit von 1989 bis 1999 wurden die Mittel für das Raumfahrtprogramm jedoch um 80 % gekürzt, so dass sich Russland diese Startrate nicht mehr leisten konnte. Nachdem im Dezember 1995 die Vollzähligkeit erreicht war, wurden bis Dezember 1999 keine weiteren Starts durchgeführt. Infolgedessen erreichte die Konstellation im Jahr 2001 mit nur sechs einsatzfähigen Satelliten ihren Tiefpunkt. Als Vorstufe zur Entmilitarisierung wurde die Verantwortung für das Programm vom Verteidigungsministerium auf die zivile russische Raumfahrtbehörde Roscosmos übertragen. ⓘ

Erneute Anstrengungen und Modernisierung

Präsident Wladimir Putin besichtigt ein GLONASS-Autonavigationsgerät. Als Präsident widmete Putin der Entwicklung von GLONASS besondere Aufmerksamkeit. ⓘ

In den 2000er Jahren erholte sich die russische Wirtschaft und die Staatsfinanzen verbesserten sich erheblich. Wladimir Putin interessierte sich besonders für GLONASS, und die Wiederherstellung des Systems wurde zu einer der obersten Prioritäten der Regierung. Zu diesem Zweck wurde im August 2001 das Föderale Zielprogramm "Globales Navigationssystem" 2002-2011 (Regierungsbeschluss Nr. 587) gestartet. Das Programm wurde mit einem Budget von 420 Millionen US-Dollar ausgestattet und zielte auf die Wiederherstellung der vollständigen Konstellation bis 2009 ab. ⓘ

Am 10. Dezember 2003 wurde der Satellit der zweiten Generation, GLONASS-M, zum ersten Mal gestartet. Er war mit 1.415 kg etwas schwerer als der GLONASS-Basissatellit, hatte aber eine Lebensdauer von sieben Jahren, vier Jahre länger als der ursprüngliche GLONASS-Satellit, wodurch sich die erforderliche Austauschrate verringerte. Der neue Satellit hatte auch eine bessere Genauigkeit und konnte zwei zusätzliche zivile Signale ausstrahlen. ⓘ

Im Jahr 2006 ordnete Verteidigungsminister Sergej Iwanow an, dass eines der Signale (mit einer Genauigkeit von 30 m) den zivilen Nutzern zur Verfügung gestellt werden sollte. Putin gab sich damit jedoch nicht zufrieden und verlangte, dass das gesamte System in vollem Umfang für alle zugänglich gemacht werden sollte. Am 18. Mai 2007 wurden daher alle Beschränkungen aufgehoben. Das exakte, ehemals nur dem Militär vorbehaltene Signal mit einer Genauigkeit von 10 m steht seither auch zivilen Nutzern frei zur Verfügung. ⓘ

In der Mitte des ersten Jahrzehnts des 21. Jahrhunderts erlebte die russische Wirtschaft einen Aufschwung, der zu einer beträchtlichen Aufstockung des Raumfahrtbudgets des Landes führte. Im Jahr 2007 wurde die Finanzierung des GLONASS-Programms erheblich aufgestockt; das Budget wurde mehr als verdoppelt. Während GLONASS im Jahr 2006 noch 181 Millionen US-Dollar aus dem föderalen Haushalt erhielt, wurde der Betrag 2007 auf 380 Millionen US-Dollar erhöht. ⓘ

Letztendlich wurden 140,1 Milliarden Rubel (4,7 Milliarden US-Dollar) für das Programm 2001-2011 ausgegeben, was es zum größten Projekt von Roscosmos macht und ein Drittel seines Budgets von 84,5 Milliarden Rubel im Jahr 2010 beansprucht. ⓘ

Für den Zeitraum 2012 bis 2020 wurden 320 Milliarden Rubel (10 Milliarden US-Dollar) zur Unterstützung des Systems bereitgestellt. ⓘ

Wiederherstellung der vollen Kapazität

Im Juni 2008 bestand das System aus 16 Satelliten, von denen 12 zu diesem Zeitpunkt voll funktionsfähig waren. Zu diesem Zeitpunkt strebte Roscosmos an, bis 2010 eine vollständige Konstellation von 24 Satelliten in der Umlaufbahn zu haben, ein Jahr später als ursprünglich geplant. ⓘ

Im September 2008 unterzeichnete Ministerpräsident Wladimir Putin einen Erlass, mit dem zusätzliche 67 Milliarden Rubel (2,6 Milliarden US-Dollar) aus dem föderalen Haushalt für GLONASS bereitgestellt wurden. ⓘ

Förderung der kommerziellen Nutzung

Obwohl die GLONASS-Konstellation inzwischen eine weltweite Abdeckung erreicht hat, ist ihre kommerzielle Nutzung, insbesondere die Entwicklung des Nutzersegments, im Vergleich zum amerikanischen GPS unzureichend. Das erste kommerzielle russische GLONASS-Navigationsgerät für Autos, Glospace SGK-70, wurde beispielsweise 2007 eingeführt, war aber viel größer und teurer als ähnliche GPS-Empfänger. Ende 2010 gab es nur eine Handvoll GLONASS-Empfänger auf dem Markt, und nur wenige davon waren für den Normalverbraucher bestimmt. Um die Situation zu verbessern, hat die russische Regierung GLONASS für die zivile Nutzung aktiv gefördert. ⓘ

Um die Entwicklung des Nutzersegments zu verbessern, kündigte Sergej Iwanow am 11. August 2010 einen Plan zur Einführung eines Einfuhrzolls von 25 % auf alle GPS-fähigen Geräte, einschließlich Mobiltelefonen, an, sofern sie nicht mit GLONASS kompatibel sind. Die Regierung plante auch, alle Autohersteller in Russland zu zwingen, GLONASS ab 2011 zu unterstützen. Dies würde alle Autohersteller betreffen, auch ausländische Marken wie Ford und Toyota, die in Russland Autos montieren lassen. ⓘ

Die GPS- und Telefon-Basisband-Chips der großen Anbieter Qualcomm, Exynos und Broadcom unterstützen GLONASS in Kombination mit GPS. ⓘ

Im April 2011 nutzte das schwedische Unternehmen SWEPOS - ein nationales Netz von Satellitenreferenzstationen, das Echtzeit-Positionsdaten mit einer Genauigkeit von einem Meter liefert - als erstes bekanntes ausländisches Unternehmen GLONASS. ⓘ

Auch Smartphones und Tablets wurden 2011 mit GLONASS-Unterstützung ausgestattet. In diesem Jahr wurden Geräte von Xiaomi Tech Company (Xiaomi Phone 2), Sony Ericsson, Samsung (Galaxy Note, Samsung Galaxy Note II, Galaxy SII, Galaxy SIII mini, das Google Nexus 10 Ende 2012), Asus, Apple (iPhone 4S und iPad Mini Ende 2012), HTC und Sony Mobile auf den Markt gebracht, die das System unterstützen und eine höhere Genauigkeit und Geschwindigkeit unter schwierigen Bedingungen ermöglichen. ⓘ

Fertigstellung der Konstellation

Russlands Ziel, die Konstellation im Jahr 2010 fertigzustellen, erlitt einen Rückschlag, als der Start von drei GLONASS-M-Satelliten im Dezember 2010 fehlschlug. Die Proton-M-Rakete selbst funktionierte einwandfrei, aber die Oberstufe Blok D-M3 (eine neue Version, die ihren Jungfernflug absolvieren sollte) war aufgrund eines Sensorausfalls mit zu viel Treibstoff beladen. Infolgedessen stürzten die Oberstufe und die drei Satelliten in den Pazifischen Ozean. Kommersant schätzt, dass der Fehlstart bis zu 160 Millionen US-Dollar gekostet hat. Der russische Präsident Dmitri Medwedew ordnete eine vollständige Überprüfung des gesamten Programms und eine Untersuchung des Fehlschlags an. ⓘ

Nach der Panne aktivierte Roskosmos zwei Reservesatelliten und beschloss, den ersten verbesserten GLONASS-K-Satelliten, der im Februar 2011 gestartet werden soll, in die operationelle Konstellation einzubeziehen, anstatt ihn, wie ursprünglich geplant, hauptsächlich zu testen. Damit würde sich die Gesamtzahl der Satelliten auf 23 erhöhen, wodurch eine nahezu vollständige weltweite Abdeckung erreicht würde. Der Start von GLONASS-K2 war ursprünglich für 2013 geplant, wurde aber 2012 auf 2015 verschoben. ⓘ

Im Jahr 2010 wies Präsident Dmitri Medwedew die Regierung an, ein neues föderales Zielprogramm für GLONASS für die Jahre 2012-2020 auszuarbeiten; das ursprüngliche Programm von 2001 sollte 2011 auslaufen. ⓘ

Am 22. Juni 2011 teilte Roscosmos mit, dass die Agentur 402 Milliarden Rubel (14,35 Milliarden US-Dollar) für das Programm benötige. Die Mittel würden für die Wartung der Satellitenkonstellation, die Entwicklung und Pflege von Navigationskarten sowie für die Förderung zusätzlicher Technologien ausgegeben, um GLONASS für die Nutzer attraktiver zu machen. Am 2. Oktober 2011 wurde der 24. Satellit des Systems, ein GLONASS-M, erfolgreich vom Kosmodrom Plesetsk gestartet und ist nun in Betrieb. Damit wurde die GLONASS-Konstellation zum ersten Mal seit 1995 wieder vollständig hergestellt. Am 5. November 2011 brachte die Proton-M-Trägerrakete drei GLONASS-M-Einheiten erfolgreich in die endgültige Umlaufbahn. Am 28. November 2011 brachte eine Sojus-Trägerrakete vom Kosmodrom Plesetsk aus einen einzelnen GLONASS-M-Satelliten in die Umlaufbahn der Ebene 3. ⓘ

Am 26. April 2013 wurde ein einzelner GLONASS-M-Satellit mit einer Sojus-Rakete vom Kosmodrom Plesetsk in die Umlaufbahn gebracht, wodurch die Konstellation wieder auf 24 einsatzbereite Satelliten anwuchs, was das Minimum für eine globale Abdeckung darstellt. Am 2. Juli 2013 stürzte eine Proton-M-Rakete mit drei GLONASS-M-Satelliten an Bord während des Starts vom Kosmodrom Baikonur ab. Sie kam kurz nach dem Verlassen der Startrampe vom Kurs ab und stürzte mit der Nase voran auf den Boden. Zum ersten Mal seit dem Start im Dezember 2010, bei dem die Rakete mit einem DM-03-Booster ausgestattet war, kam es auch hier zu einem Ausfall, der zum Verlust von drei weiteren Satelliten führte. ⓘ

Im Jahr 2014 war das System zwar aus technischer Sicht fertiggestellt, aber der Betrieb wurde vom Verteidigungsministerium noch nicht abgeschlossen, und der formale Status lautete immer noch "in Entwicklung". ⓘ

Am 7. Dezember 2015 wurde das System offiziell fertiggestellt. ⓘ

Siehe auch

  • Aviaconversiya - ein russisches Unternehmen für Satellitennavigation
  • BeiDou - das chinesische Gegenstück
  • Era-glonass - GLONASS-basiertes System für Notfälle
  • Galileo - das Pendant der Europäischen Union
  • Global Positioning System - Amerikanisches Gegenstück
  • Liste der GLONASS-Satelliten
  • Multilateration - das mathematische Verfahren zur Positionsbestimmung
  • NAVIC - Indisches Gegenstück
  • Tsikada - ein russisches Satellitennavigationssystem ⓘ

Normen

  • "GLONASS-Schnittstellenkontrolldokument, Navigationsfunksignal in den Bändern L1, L2 (Ausgabe 5.1)" (PDF) (in русский). Russische Raumfahrtsysteme OJSC. 2008. Archiviert vom Original (PDF) am 21. Oktober 2011. Abgerufen am 2016-10-21. ⓘ

Technik

Bodenstationen

Bodenstationen, das sogenannte Control Segment, befinden sich bei Moskau (Krasnosnamensk und Schtscholkowo), in Komsomolsk am Amur, bei Sankt Petersburg, in Jenisseisk (alle auf dem Gebiet der Russischen Föderation) und in Ternopil (Ukraine). ⓘ

Erweiterungen

Um die Genauigkeit zu verbessern, namentlich durch die Korrektur der veränderlichen Einflüsse der Ionosphäre auf die Signallaufzeiten, ist mit SDCM für GLONASS ein Satellite Based Augmentation System im Aufbau. ⓘ

Das Projekt ERA GLONASS (russisch экстренного реагирования при авариях, extrennowo reagirowanija pri awarijach, deutsch ‚Notfallreaktion bei Unfällen‘) sieht Geräte vor, welche bei Verkehrsunfällen automatisch eine Alarmmeldung absetzen, welche auch den Standort enthält. Das System wird mit dem europäischen eCall kompatibel sein. ⓘ

Nutzer

Das GLONASS-System wurde für militärische Zwecke entwickelt und das russische Militär ist der Hauptanwender des Systems. Für die zivile Nutzung ist das System jedoch ebenfalls freigegeben und kann in Endgeräten eine Genauigkeit von 4,5 bis 7 Metern erreichen. Viele Hersteller von Ortungs- und Navigationsgeräten kombinieren die weltweiten Satellitensysteme GPS, Galileo, Beidou, QZSS (ergänzend) mit GLONASS. ⓘ

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