格洛纳斯（GLONASS）的过去、现在和将来（二）

用户设备。前苏联和后来在俄罗斯的民间和军事用户，更不用说在俄罗斯以外的地方，格洛纳斯的最初使用率最低。原型格洛纳斯单一功能的接收机是为军方开发的，国外的GPS / 格洛纳斯接收机是由国际上几家制造商为了科学和其他先行应用而开发的。1998年，IGS在其网络中增加了一套格洛纳斯跟踪接收机，并从那时起不断增加接收机的数量。但是，俄罗斯境内外的格洛纳斯消费者使用最近才开始发展，使用单一格洛纳斯和组合GPS / 格洛纳斯芯片组。这种芯片组现在在许多移动电话和手持式GNSS接收机和车辆导航单元中均能够见到。

政策考虑与规划。2007年5月17日俄罗斯普京总统发布关于格洛纳斯的No：638号总统令，标题为《格洛纳斯的应用有利于俄罗斯联邦的社会和经济》。总统令明确指出，格洛纳斯是确保国家安全和经济发展的国家PNT基础设施的核心要素；PNT基础设施的维护和开发是国家职能；格洛纳斯的民用服务免费向全球开放；格洛纳斯，或者格洛纳斯/GNSS用户设备也可为政府所用；格洛纳斯联邦计划是实施国家PNT政策的手段；格洛纳斯计划在俄罗斯政府政策中作为优先考虑项目，计划分为2002-2011和2012-2020两个：第一个计划目标是性能上能达到与GPS相当，实现24颗卫星的完全部署；第二个计划目标是政府公开承诺系统达到的主要性能特征，继续格洛纳斯的运维、开发和推广应用。同时，格洛纳斯继续保持传统的频带，发射现有的FDMA信号，并且引入新的CDMA信号。格洛纳斯的国际合作目标是，将格洛纳斯作为GNSS的基本组成部分，让全世界用户受益。

 格洛纳斯的改进近况与未来

如前所述，格洛纳斯至今已经有三代卫星，6种卫星信号。第一代卫星就是传统的GLONASS。其二代星就是现代化后的GLONASS-M卫星。而第三代就是最新发展的GLONASS-K卫星，至目前为止，K星系列又分为K1和K2两种型号。

GLONASS-K1卫星。GLONASS-K1卫星除了保持第二代GLONASS-M卫星在L1和L2频率上的频分多址（FDMA）信号外，还在1202.025MHz的新L3频率上，增加了与其它GNSS系统卫星信号实现兼容互操作的码分多址（CDMA）信号。其CDMA信号的测距码片速率是每秒10.23兆，周期为1毫秒。它使用正交相移键控（QPSK）调制到载波上，具有同相数据信道和正交导频信道。一组可能的测距码由31个截断的Kasami序列组成。（著名的日本信息理论家TadaoKasami介绍的Kasami序列是长度为2m-1的二进制序列，其中m是一个偶数，这些序列具有良好的互相关值，接近理论下限，是Kasami码的一个特例）。这些序列的全长是214-1 = 16,383个符号，但是测距代码被截短到N = 10230的长度，周期为1毫秒。相关的导航电文符号以每秒100比特的速率与半速率卷积编码进行传输。所谓的导航电文超帧（2分钟长）将由格洛纳斯第一次现代化阶段24个常规卫星的8个导航帧（NF）和将来30个卫星的10个NF（持续2.5分钟）组成。每个NF（15秒长）包括5个字符串（每个3秒）。每个NF都有一整套用于当前卫星的星历和三颗卫星的系统历书。完整的系统历书在一个超帧中广播。

较轻的无加压仓室的K1卫星具有两个铯和两个铷AFS。据报道，K1卫星上的一个铷AFS的相对日稳定性为4×10-14。结果，这颗卫星的空间信号测距误差（SISRE）约为1米。计划在未来版本的K1卫星上增加一个CDMA信号给L2，称为K1 +。

 GLONASS-K2卫星。这些卫星比具有更强功能的K1和K1 +卫星更重，包括GPS /伽利略L1 / E1频率的CDMA信号。雷舍特涅夫国际卫星系统公司将在进入批量生产之前，先建造两颗K2卫星。计划早日过渡到K2卫星，只发射现在在轨的两颗K1卫星。但由于制裁限制了西方辐射电子元件的交付，显然计划发生了变化。现在，雷舍特涅夫国际卫星系统公司将增加9颗GLONASS-K1卫星。目前尚不清楚其中有多少可能是K1 +品种。现在，GLONASS-K1卫星将成为现有的GLONASS-M卫星（包括已制造并存储在地面上的六颗左右卫星，以备将来发射所需要的卫星）和将来的GLONASS-K2卫星之间的过渡卫星。首批K2卫星之一将使用被动氢脉泽（PHM）原子频标（AFS）。 PHM已经研发了十多年，多年的地面试验显示具有5×10-15的可靠性和天稳定性。预计将有助于未来达到0.3米（SISRE）要求。根据最近的一份报告披露，GLONASS-K2卫星将于2018年开始飞行测试，GLASSASS-K2卫星的批量生产将在2019-2020年期间开始。

改进的跟踪网络。已经提到SDCM及其相关跟踪网络的发展。 SDCM网络观测站装备有组合的GPS / 格洛纳斯双频接收机，氢脉泽原子钟和用于实时数据传输的直接通信链路。如前所述，格洛纳斯当局正在考虑是否另外使用SDCM电台进行格洛纳斯轨道和时钟测定将显著提高卫星广播数据的准确性。

结论

最老的全球导航卫星系统（GPS）正在不断地实现现代化更新，并将很快推出第一个GPS III卫星。GPSBlock IIR-M和Block IIF卫星已经在发射新的信号。伽利略正在从现在起就开始研究现代化卫星。北斗已经在今年发射头两颗北斗-3号卫星后，继续准备新的发射。格洛纳斯不甘示弱。它提供了有用的定位、导航和授时服务至少从1996年开始。虽然有时服务水平已经降到可以接受的水平以下，但现在它是一个可靠的系统，并且随着改进，将成为未来多GNSS领域的竞争者之一。