GLONASS 是蘇聯(lián)建立的與美國相對(duì)應(yīng)的天基衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GLONASS是俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLObal Navigation Satellite System)的簡稱。GLONASS）是前蘇聯(lián)為滿足授時(shí)、海陸空定位與導(dǎo)航、大地測量與制圖、生態(tài)監(jiān)測研究等建立的。它于1978年開始研制，1982年10月開始發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星。自1982年至1987年，共發(fā)射了27顆GLONASS試驗(yàn)衛(wèi)星，于1996年初投入運(yùn)行使用。在前蘇聯(lián)解體后，GLONASS由俄羅斯接手，鑒于經(jīng)濟(jì)和其它原因，10多年來GLONASS一直未走上正常工作軌道。本世紀(jì)來，特別是在2007年開始，加緊星座的恢復(fù)工作，直到2011年才重新回歸到24顆衛(wèi)星全員工作狀態(tài)。
按照原先的設(shè)計(jì)，GLONASS提供兩種導(dǎo)航信號(hào)：標(biāo)準(zhǔn)精密導(dǎo)航信號(hào)（SP）和高精密導(dǎo)航信號(hào)（HP）。SP定位與授時(shí)服務(wù)適用所有GLONASS 的國內(nèi)用戶。其水平定位精度為57-70米（99.7%置信度），垂直定位精度為70米(99.7%置信)，速度矢量測量精度15 cm/s（99.7%置信度），時(shí)間測量精度在1ms（99.7%的置信度）。
GLONASS的組成和功能與美國的GPS相類似，可用于海上、空中、陸地等各類用戶的定位、測速及精密定時(shí)等。按原設(shè)計(jì)，GLONASS衛(wèi)星網(wǎng)由分布在三個(gè)軌道上的24顆衛(wèi)星組成，其衛(wèi)星群空間結(jié)構(gòu)分布是這樣的：三個(gè)軌道面升交點(diǎn)經(jīng)度相差120°，按地球自旋方向編號(hào)為1，2，3，每個(gè)軌道面上均勻分布8顆衛(wèi)星；同一軌道面上相鄰衛(wèi)星緯度幅角相差45°，相鄰軌道面上相鄰衛(wèi)星緯度相差15°；同一軌道面上的衛(wèi)星編號(hào)按與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向相反的方向遞增，第一軌道面上衛(wèi)星編號(hào)1～8，第二軌道面上衛(wèi)星編號(hào)9～16，第三軌道面上衛(wèi)星編號(hào)17～24。
圖5.16GLONASS星座布設(shè)的兩種示意圖例
GLONASS 之前，蘇聯(lián)也建立了一套與美國子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相似的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，稱為Tsikada（中文譯為“蟬”），該系統(tǒng)與美國同期建的NNSS 系統(tǒng)相同，由于是低軌道衛(wèi)星，所以需要等待好長時(shí)間，有衛(wèi)星過境才能進(jìn)行觀測，而且需要較長時(shí)間的觀測才能定出觀測點(diǎn)的位置。1968 年底,軍方意識(shí)到現(xiàn)有的Tsikada衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足新一代彈道導(dǎo)彈的精確導(dǎo)航的要求，GLONASS 應(yīng)運(yùn)而生。
1968 至1969 年之間，蘇聯(lián)的國防部研究所、科學(xué)院、蘇聯(lián)海軍研究部門共同對(duì)能適應(yīng)海軍、空軍、陸軍和航天使用的新的系統(tǒng)進(jìn)行了初步的研究。在進(jìn)行了深入的研究和探討之后的1976 年，蘇聯(lián)政府頒布建立GLONASS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的政府令。然后在1979 年8 月和1981 年的7 月還對(duì)該政府令進(jìn)行了修改。于1976 年成立相應(yīng)的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，并開展其工程設(shè)計(jì)，且于1977 到1978 年完成。
1982年10月12日，第一顆GLONASS衛(wèi)星上天，比第一顆GPS衛(wèi)星發(fā)射晚了4年。1993 年9 月24 日，葉利欽簽署總統(tǒng)令，批準(zhǔn)尚未完全建成的GLONASS 系統(tǒng)投入使用, 但在1995 年美國宣布GPS 達(dá)到完善階段投入工作后，GLONASS 在1996 年初期也達(dá)到了比較完善的階段。1994 年和1995 年兩年間，俄羅斯進(jìn)行了六次發(fā)射，將18 顆衛(wèi)星送入軌道，使得GLONASS 星座的部署趨于完整，達(dá)到額定的24顆衛(wèi)星滿員。這時(shí)，GLONASS 進(jìn)入了其發(fā)展歷程中的最佳服務(wù)狀態(tài)。之后，俄羅斯經(jīng)濟(jì)進(jìn)入困境，補(bǔ)網(wǎng)衛(wèi)星的發(fā)射資金不能到位，GLONASS 系統(tǒng)的維持與發(fā)展遇到了前所未有的困難。因?yàn)椋浣M網(wǎng)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命為3 年，只有適時(shí)發(fā)射替補(bǔ)的新衛(wèi)星，才能保持其系統(tǒng)的有效運(yùn)作。實(shí)際上，在1996 年至1999 年4 年間，GLONASS只在1998年發(fā)射過一次，補(bǔ)網(wǎng)3顆衛(wèi)星。2000年初，該系統(tǒng)只有7 顆正常運(yùn)行的衛(wèi)星，無法及時(shí)完好地提供全球的三維定位服務(wù)，系統(tǒng)達(dá)到了崩潰的邊緣。
2001 年8 月，俄政府通過了2002-2011年的GLONASS 計(jì)劃。2001年12月18日, 俄政府計(jì)劃投資16 億盧布用于發(fā)展GLONASS。計(jì)劃利用這些資金研制性能更好的第二代、第三代導(dǎo)航衛(wèi)星。利用GLONASS-M 衛(wèi)星進(jìn)行星座升級(jí)，研制壽命更長、體積更小、重量只有第一代衛(wèi)星的二分之一的衛(wèi)星。這樣，可以把原來的“一箭三星”發(fā)射變成“一箭六星”或“一箭八星”發(fā)射。此舉將大大減少使用哈薩克斯坦的拜科努爾發(fā)射場發(fā)射衛(wèi)星的費(fèi)用。
俄羅斯GLONASS 衛(wèi)星系統(tǒng)從1982 年首次發(fā)射到1996 年1 月完成24 顆衛(wèi)星組網(wǎng)，并投入運(yùn)行，歷時(shí)14 年，耗資30 多億美元，發(fā)射了70 多顆衛(wèi)星。2000-2006年期間，俄羅斯每年利用一箭三星方式保持每年一次的發(fā)射進(jìn)度，從2007-2010年期間GLONASS開始加速發(fā)射，平均每年發(fā)射兩次6顆衛(wèi)星，使得系統(tǒng)逐步回歸到正常，與2011年年底重新達(dá)到24顆衛(wèi)星的完全工作狀態(tài)。2001年年底，第一顆GLONASS-M升空，標(biāo)志著GLONASS現(xiàn)代化進(jìn)程真正起步。至2015年年底，在天上正式工作的衛(wèi)星均是GLONASS-M星。
從俄羅斯GLONASS 系統(tǒng)的未來發(fā)展規(guī)劃可以看出，目前已設(shè)計(jì)、研制并投入補(bǔ)網(wǎng)的GLONASS-M 只是過渡型號(hào)，真正用于長期維持未來GLONASS 的衛(wèi)星是正在設(shè)計(jì)和研制的GLONASS-K 衛(wèi)星，該衛(wèi)星采用俄法合作新型通信衛(wèi)星平臺(tái)，屬于新一代導(dǎo)航衛(wèi)星，可以延續(xù)使用到2030 年。由于衛(wèi)星壽命大大延長，在保持24顆衛(wèi)星組網(wǎng)的情況下, 未來GLONASS 系統(tǒng)每年只需1~2 次補(bǔ)網(wǎng)發(fā)射就能保持星座長期穩(wěn)定運(yùn)行。
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