总述
“格洛纳斯GLONASS”是俄语中“全球卫星导航系统GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE”的缩写。作用类似于美国的GPS、欧洲的伽利略卫星定位系统。最早开发于苏联时期，后由俄罗斯继续该计划。
俄罗斯1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。按计划，该系统于2007年年底开始运营，但只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。2009年年底前，其服务范围将拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。
格洛纳斯项目是苏联在1976年启动的项目，格洛纳斯系统将使用24颗卫星实现全球定位服务，可提供高精度的三维空间和速度信息，也提供授时服务。按照设计，格洛纳斯星座卫星由中轨道的24颗卫星组成，包括21颗工作星和3颗备份星，分布于3个圆形轨道面上，轨道高度19100千米，倾角64.8°。和GPS系统不同，格洛纳斯系统使用频分多址（FDMA）的方式，每颗格洛纳斯卫星广播两种信号，L1和L2信号。具体地说，频率分别为L11602+0.5625*k（MHz）和L21246+0.4375*k（MHz），其中k为1～24为每颗卫星的频率编号，同一颗卫星满足L1/L29/7.格洛纳斯系统设计定位精度为在95%的概率条件下，水平向为100米，垂直向为150米。
系统组成
由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。
GLONASS星座
GLONASS星座由27颗工作星和3颗备份星组成，所以GLONASS星座共由30颗卫星组成。27颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平面上，这三个轨道平面两两相隔120度，每个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45度，轨道高度2.36万公里，运行周期11小时15分，轨道倾角56度。
地面支持系统
地面支持系统由系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站（含激光跟踪站）和外场导航控制设备组成。地面支持系统的功能由苏联境内的许多场地来完成。随着苏联的解体，GLONASS系统由俄罗斯航天局管理，地面支持段已经减少到只有俄罗斯境内的场地了，系统控制中心和中央同步处理器位于莫斯科，遥测遥控站位于圣彼得堡、捷尔诺波尔、埃尼谢斯克和共青城。
用户设备
GLONASS用户设备（即接收机）能接收卫星发射的导航信号，并测量其伪距和伪距变化率，同时从卫星信号中提取并处理导航电文。接收机处理器对上述数据进行处理并计算出用户所在的位置、速度和时间信息。GLONASS系统提供军用和民用两种服务。
GLONASS系统绝对定位精度水平方向为16米，垂直方向为25米。目前，GLONASS系统的主要用途是导航定位，当然与GPS系统一样，也可以广泛应用于各种等级和种类的定位、导航和时频领域等。
与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址（FDMA）方式，根据载波频率来区分不同卫星（GPS是码分多址（CDMA），根据调制码来区分卫星）。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L11602+0.5625K（MHZ）和L21246+0.4375K（MHZ），其中K1～24为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率是相同，均为L11575.42MHZ和L21227.6MHZ。
GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：S码和P码。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。
GLONASS系统单点定位精度水平方向为16M，垂直方向为25M。
GLONASS卫星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨，卫星采用三轴稳定体制，整量质量1400KG，设计轨道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。第一颗GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。到目前为止，共发射了80余颗GLONASS卫星，最近一次是2000年10月13日发射了三颗卫星。截止2001年1月10日为止尚有10颗GLONASS卫星正在运行。
为进一步提高GLONASS系统的定位能力，开拓广大的民用市场，俄政府计划用4年时间将其更新为GLONASS-M系统。内容有：改进一些地面测控站设施；延长卫星的在轨寿命到8年；实现系统高的定位精度：位置精度提高到10～15M，定时精度提高到20～30NS，速度精度达到0.01M/S。
另外，俄计划将系统发播频率改为GPS的频率，并得到美罗克威尔公司的技术支援。
GLONASS系统的主要用途是导航定位，当然与GPS系统一样，也可以广泛应用于各种等级和种类的测量应用、GIS应用和时频应用等。
技术难点
目前GLONASS工作不稳定，卫星工作寿命短，在轨卫星只12颗。
GLONASS用户设备发展缓慢，生产厂家少，设备体积大而笨重。
由于GLONASS采用的是FDMA，所以用户接收机中频率综合器复杂。
对GPS/GLONASS兼容接收机，需解决两系统的时间和坐标系统问题。
技术改进
为了提高系统完全工作阶段的效率和精度性能、增强系统工作的完善性，已经开始了GLONASS系统的现代化计划。主要内容如下：改善GLONASS与其它无线电系统的兼容性；改进卫星子系统；改进地面控制系统；配置养分子系统。
改频计划
GLONASS采用频分制，24颗卫星L1信号的总频带宽度为1602～1615.5±0.51MHz。显然该频段的高端频率与传统的射电天文频段（1610.6～1613.8MHz）重叠。另外ITU WARC-92又决定将1016-1626.5MHz频段分配给低地球轨道（LEO）移动通信卫星使用，因此要求GLONASS改变频率，即让出高端频率。
1993年9月俄罗斯作出响应，决定在同一轨道面上相隔180°（即在地球相反两侧）的两颗卫星使用同一频道。于是，在仍保持频分多址的情况下，系统总频道数可减少一半，因而可让出高端频率。
应该指出，在改频计划第Ⅰ和第Ⅱ阶段，不排除在新发射的卫星上使用-7～+4中的频道，并装上滤除1610.6～1613.8MHz和在（第Ⅲ阶段及其以后的发射卫星再装上）1060～1670MHz的滤波器，以消除强的带外干扰。此外，为了保持L2与L1的间隔，改频计划还包括对L2信号频率（按L2/L17/9）作相应的改变。
在1996年12月的有关会议上，美国的代表要求俄罗斯加快实施GLONASS的改频计划，并希望俄罗斯能在2000年完成。而俄罗斯的代表仍坚持原计划不能改变，因为改变计划受到因此要升级卫星和其它设备的限制。
解决GLONASS信号与其它电子系统相互干扰的另外一种有效办法是使GLONASS象GPS那样，使用码分多址（CDMA），即所有卫星均采用相同的发射频率，该频率可以很接近GPS的或者就用GPS的频率。这样，两个系统的兼容问题可大大改善，并使某些干扰问题降到最小。据报道，美国洛克韦尔公司决定协助俄罗斯改进GLONASS。其一是将GLONASS的频率改为GPS的频率，便于世界民用。此项计划将耗资470万美元。
下一代改进型卫星和未来的星座
从1990年起，俄罗斯就开始研制下一代改进型卫星，GLONASS-MⅠ，重约1480kg。这种新型卫星将进一步改进星上原子钟，提高频率稳定度和系统的精度，更为重要的是它的工作寿命可以达到5年以上，这对确保GLONASS空间星座维持21-24颗工作卫星发射信号至关重要。1995年按计划对GLONASS-MⅠ进行了全面的地面测试，并计划在1996年第三季度进行首次这种卫星发射。这次发射将携带两颗BlockⅡV卫星和一颗GLONASS-MⅠ卫星。以后MⅠ型卫星将作为替补卫星，一直用到2000年。
近期，俄罗斯正准备研制一种工作寿命可达7年的更大（其重约达2000kg）和功能更强的GLONASS-MⅡ型卫星。除了对星上子系统作重要改进外，还将增加星间数据通信和监视能力，因而可自主运行长达60天。MⅡ卫星还将发射第二个民用频率，以便消除电离层对民用定位精度的影响。预计，这些MⅡ型卫星将在2000年以后发射。
另外，GLONASS计划的管理者正在考虑把未来空间星座卫星总数增至27颗，即在原每个轨道面上均布8颗工作卫星外，各轨道面上再增加1颗在轨备用卫星。
地面控制部分的改进
地面控制部分的改进包括改进控制中心；开发用于轨道监测和控制的现代化测量设备；改进控制站和控制中心之间的通信设备。这些改进项目完成后，可使星历精度提高30-40%，可使导航信号相位同步的精度提高1～2倍（15ns），以及可降低伪距误差中的电离层分量。
差分增强系统
为了进一步提高GLONASS的精度，以满足三个类别的飞机精密进场/着陆的要求，俄罗斯正计划开发以下三种差分增强系统。
广域差分系统。它包括在俄罗斯境内建立3-5个WADS地面站，可为离站1500～2000km内的用户提供5-15m的位置精度。
区域差分系统。在一个很大的区域上设置多个差分站和用于控制、通信和发射的设备。它可在离台站400～600km的范围内，为空中、海上、地面以及铁路和测量用户提供3-10m的位置精度。
局域差分系统。它采用载波相位测量校正伪距，可为离台站40km以内的用户提供10cm量级的位置精度。LADS台站可以是移动系统，还可能用地面小功率发射机——伪卫星来辅助。
另外，还制订了一个更大范围的包括独联体各国的统一的联合国家分系统。该系统预计在1998-2000年建成，届时将为独联体的所有国家提供精密导航定位服务。
发展前景
Glonass-K卫星是完全基于非压力式平台的新型卫星，使用寿命达到十年，该型号卫星完成后，Glonass系统将与GPS不相上下，用户可以使用两套系统。系统目前使用的卫星为两种型号卫星——Glonass卫星与其升级型号Glonass-M。Glonass-M卫星使用寿命更长，为七年，装有先进的天线馈电系统，并为民用客户增加了一个额外的导航频率。Glonass系统为军民两用而设计，可使用户实时标明位置。
覆盖全球
俄计划2010年发射3次共计9颗“格洛纳斯”导航系统卫星，2010年年底前“格洛纳斯”系统在轨卫星总数将达到24颗，其信号已经覆盖全球。此时，“格洛纳斯”系统与美国全球定位系统（GPS）相比将具有明显的竞争力。
“格洛纳斯”系统完成全部卫星的部署后，其卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间，定位精度将达到1.5米以内。
应用范围
卫星导航首先是在军事需求的推动下发展起来的，GLONASS与GPS一样可为全球海陆空以及近地空间的各种用户提供全天候、连续提供高精度的各种三维位置、三维速度和时间信息（PVT信息），这样不仅为海军舰船、空军飞机、陆军坦克、装甲车、炮车等提供精确导航；也在精密导弹制导、C3I精密敌我态势产生、部队准确的机动和配合、武器系统的精确瞄准等方面广泛应用。
另外，卫星导航在大地和海洋测绘、邮电通信、地质勘探、石油开发、地震预报、地面交通管理等各种国民经济领域有越来越多的应用。
GLONASS的出现，打破了美国对卫星导航独家笼断的地位，消除了美国利用GPS施以主权威慑给用户带来的后顾之忧，GPS/GLONASS兼容使用可以提供更好的精度几何因子，消除GPS的SA影响，从而提高定位精度。
