GLONASS

GLONASS (en ruso: ГЛОНАСС, Глобальная навигационная спутниковая система, Global Navigation Satellite System) en español sistema satelital de navegación global es un sistema ruso de navegación por satélite basado en el espacio que opera como parte de un servicio de radionavegación por satélite. Proporciona una alternativa al Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y es el segundo sistema de navegación en funcionamiento con cobertura global y de precisión comparable.

Los fabricantes de dispositivos de navegación por satélite dicen que agregar GLONASS puso a su disposición más satélites, lo que significa que las posiciones se pueden fijar de manera más rápida y precisa, especialmente en áreas urbanizadas donde los edificios pueden dificultar la vista de algunos satélites GPS. La complementación con GLONASS de los sistemas GPS también mejora el posicionamiento en latitudes altas (norte o sur).

El desarrollo de GLONASS comenzó en la Unión Soviética en 1976. A partir del 12 de octubre de 1982, numerosos lanzamientos de cohetes agregaron satélites al sistema, hasta que se completó la constelación en 1995. Después de una disminución de la capacidad a fines de la década de 1990, en 2001, la restauración del sistema se convirtió en una prioridad del gobierno y la financiación aumentó sustancialmente. GLONASS es el programa más caro de Roscosmos, consumiendo un tercio de su presupuesto en 2010.

Para 2010, GLONASS había logrado una cobertura completa del territorio de Rusia y en octubre de 2011 se restableció la constelación orbital completa de 24 satélites, lo que permitió una cobertura global completa. Los diseños de los satélites GLONASS se han sometido a varias actualizaciones, con la última versión de 2020, GLONASS-K2, programada para entrar en servicio en 2022. Un anuncio predice el despliegue de un grupo de satélites de comunicaciones y navegación para 2040. La tarea también incluye la entrega a la Luna de una serie de naves espaciales para la investigación orbital y el establecimiento de un sistema de posicionamiento y comunicaciones lunares.

Descripción del sistema

GLONASS es un sistema global de navegación por satélite que proporciona determinación de posición y velocidad en tiempo real para usuarios militares y civiles. Los satélites están ubicados en órbita circular media a 19.100 km (11.900 mi) de altitud con una inclinación de 64,8° y un período de 11 horas y 15 minutos. La órbita de GLONASS lo hace especialmente adecuado para su uso en latitudes altas (norte o sur), donde obtener una señal de GPS puede ser problemático. La constelación opera en tres planos orbitales, con ocho satélites espaciados uniformemente en cada uno. Una constelación completamente operativa con cobertura global consta de 24 satélites, mientras que 18 satélites son necesarios para cubrir el territorio de Rusia. Para obtener una posición fija, el receptor debe estar en el rango de al menos cuatro satélites.

Señal

AMDF

Los satélites GLONASS transmiten dos tipos de señal: señal de precisión estándar abierta L1OF/L2OF y señal ofuscada de alta precisión L1SF/L2SF.

Las señales utilizan una codificación DSSS y una modulación binaria por desplazamiento de fase (BPSK) similares a las de las señales GPS. Todos los satélites GLONASS transmiten el mismo código que su señal de precisión estándar; sin embargo, cada uno transmite en una frecuencia diferente utilizando una técnica de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) de 15 canales que abarca ambos lados desde 1602,0 MHz, conocida como la banda L1. La frecuencia central es 1602 MHz + n × 0,5625 MHz, donde n es el número de canal de frecuencia de un satélite (n =−6,...,0,...,6, anteriormente n=0,...,13). Las señales se transmiten en un cono de 38°, usando polarización circular derecha, con un EIRP entre 25 y 27 dBW (316 a 500 watts). Tenga en cuenta que la constelación de 24 satélites se acomoda con solo 15 canales mediante el uso de canales de frecuencia idénticos para admitir pares de satélites antípodas (lado opuesto del planeta en órbita), ya que estos satélites nunca están a la vista de un usuario basado en la Tierra al mismo tiempo..

Las señales de la banda L2 usan el mismo FDMA que las señales de la banda L1, pero transmiten 1246 MHz a ambos lados con la frecuencia central 1246 MHz + n × 0,4375 MHz, donde n abarca el mismo rango que para L1. En el diseño original de GLONASS, solo se transmitía una señal ofuscada de alta precisión en la banda L2, pero a partir de GLONASS-M, se transmite una señal de referencia civil adicional L2OF con un código de precisión estándar idéntico al de la señal L1OF.

La señal abierta de precisión estándar se genera con la adición de módulo 2 (XOR) de código de rango pseudoaleatorio de 511 kbit/s, mensaje de navegación de 50 bit/s y una secuencia de meandro auxiliar de 100 Hz (código Manchester), todo generado utilizando un oscilador de frecuencia/tiempo único. El código pseudoaleatorio se genera con un registro de desplazamiento de 9 etapas que opera con un período de 1 milisegundo.

El mensaje de navegación se modula a 50 bits por segundo. La supertrama de la señal abierta tiene una longitud de 7500 bits y consta de 5 tramas de 30 segundos, tardando 150 segundos (2,5 minutos) en transmitir el mensaje continuo. Cada cuadro tiene una longitud de 1500 bits y consta de 15 cadenas de 100 bits (2 segundos para cada cadena), con 85 bits (1,7 segundos) para datos y bits de suma de verificación, y 15 bits (0,3 segundos) para la marca de tiempo. Las cadenas 1-4 proporcionan datos inmediatos para el satélite transmisor y se repiten en cada trama; los datos incluyen efemérides, compensaciones de reloj y frecuencia, y estado del satélite. Las cadenas 5-15 proporcionan datos no inmediatos (es decir, almanaque) para cada satélite de la constelación, con cuadros I-IV, cada uno de los cuales describe cinco satélites, y el cuadro V describe los cuatro satélites restantes.

Las efemérides se actualizan cada 30 minutos utilizando datos del segmento Ground Control; utilizan coordenadas cartesianas fijas centradas en la Tierra (ECEF) en la posición y la velocidad, e incluyen parámetros de aceleración lunisolar. El almanaque utiliza elementos orbitales modificados (elementos keplerianos) y se actualiza diariamente.

La señal de alta precisión más precisa está disponible para usuarios autorizados, como el ejército ruso, pero a diferencia del código P(Y) de los Estados Unidos, que está modulado por un código W cifrado, los códigos de uso restringido de GLONASS se transmiten en claro. utilizando sólo la seguridad a través de la oscuridad. Los detalles de la señal de alta precisión no han sido revelados. La modulación (y por lo tanto la estrategia de seguimiento) de los bits de datos en el código L2SF ha cambiado recientemente de sin modular a ráfagas de 250 bit/s a intervalos aleatorios. El código L1SF está modulado por los datos de navegación a 50 bit/s sin un código de meandro de Manchester.

La señal de alta precisión se transmite en cuadratura de fase con la señal de precisión estándar, compartiendo efectivamente la misma onda portadora, pero con un ancho de banda diez veces mayor que la señal abierta. El formato del mensaje de la señal de alta precisión sigue sin publicarse, aunque los intentos de ingeniería inversa indican que la supertrama se compone de 72 tramas, cada una de las cuales contiene 5 cadenas de 100 bits y tarda 10 segundos en transmitirse, con una longitud total de 36 000 bits o 720 segundos (12 minutos) para todo el mensaje de navegación. Los datos adicionales aparentemente se asignan a parámetros críticos de aceleración lunisolar y términos de corrección de reloj.

Exactitud

En su máxima eficiencia, la señal de precisión estándar ofrece precisión de posicionamiento horizontal dentro de 5 a 10 metros, posicionamiento vertical dentro de 15 m (49 pies), un vector de velocidad que mide dentro de 100 mm/s (3,9 in/s) y tiempo dentro de 200 nanosegundos, todo basado en mediciones de cuatro satélites de primera generación simultáneamente; los satélites más nuevos como GLONASS-M mejoran esto.

GLONASS utiliza un dato de coordenadas denominado "PZ-90" (Earth Parameters 1990 - Parametry Zemli 1990), en el que se proporciona la ubicación precisa del Polo Norte como un promedio de su posición entre 1990 y 1995. Esto contrasta con el GPS. referencia de coordenadas, WGS 84, que utiliza la ubicación del Polo Norte en 1984. A partir del 17 de septiembre de 2007, la referencia PZ-90 se actualizó a la versión PZ-90.02, que difiere de WGS 84 en menos de 400 mm (16 in) en cualquier dirección dada. Desde el 31 de diciembre de 2013, se está transmitiendo la versión PZ-90.11, que está alineada con el marco y el sistema de referencia terrestre internacional en la época 2011.0 a nivel centimétrico.

CDMA

Desde 2008, se están investigando nuevas señales CDMA para su uso con GLONASS.

Los documentos de control de interfaz para señales GLONASS CDMA se publicaron en agosto de 2016.

Según los desarrolladores de GLONASS, habrá tres señales CDMA abiertas y dos restringidas. La señal abierta L3OC está centrada en 1202,025 MHz y usa modulación BPSK(10) para los canales de datos y piloto; el código de rango transmite a 10,23 millones de chips por segundo, modulado en la frecuencia portadora utilizando QPSK con datos en fase y piloto en cuadratura. Los datos están codificados por error con código Barker de 5 bits y el piloto con código Neuman-Hoffman de 10 bits.

Las señales L1OC abierta y L1SC restringida se centran en 1600,995 MHz, y las señales L2OC abierta y L2SC restringida se centran en 1248,06 MHz, superponiéndose con las señales GLONASS FDMA. Las señales abiertas L1OC y L2OC utilizan multiplexación por división de tiempo para transmitir señales piloto y de datos, con modulación BPSK(1) para datos y modulación BOC(1,1) para piloto; las señales restringidas de banda ancha L1SC y L2SC usan modulación BOC (5, 2.5) tanto para datos como para piloto, transmitidas en cuadratura de fase a las señales abiertas; esto aleja la intensidad máxima de la señal de la frecuencia central de las señales abiertas de banda estrecha.

Las señales de GPS y GLONASS estándar utilizan modulación por desplazamiento de fase binaria (BPSK). La portadora de compensación binaria (BOC) es la modulación utilizada por Galileo, GPS modernizado y BeiDou-2.

El mensaje de navegación de las señales CDMA se transmite como una secuencia de cadenas de texto. El mensaje tiene un tamaño variable: cada pseudotrama generalmente incluye seis cadenas y contiene efemérides para el satélite actual (tipos de cadena 10, 11 y 12 en una secuencia) y parte del almanaque para tres satélites (tres cadenas de tipo 20). Para transmitir el almanaque completo de los 24 satélites actuales, se requiere una supertrama de 8 pseudotramas. En el futuro, la supertrama se expandirá a 10 pseudo-tramas de datos para cubrir 30 satélites completos. El mensaje también puede contener parámetros de rotación de la Tierra, modelos de ionosfera, parámetros de órbita a largo plazo para satélites GLONASS y mensajes COSPAS-SARSAT. El marcador de tiempo del sistema se transmite con cada cadena;Las cadenas tienen una etiqueta de versión para facilitar la compatibilidad con versiones anteriores: las actualizaciones futuras del formato del mensaje no dañarán los equipos más antiguos, que seguirán funcionando ignorando los datos nuevos (siempre y cuando la constelación aún transmita tipos de cadenas antiguos), pero hasta ahora. El equipo de fecha podrá usar información adicional de satélites más nuevos.

El mensaje de navegación de la señal L3OC se transmite a 100 bit/s, y cada cadena de símbolos tarda 3 segundos (300 bits). Una pseudotrama de 6 cadenas tarda 18 segundos (1800 bits) en transmitirse. Una supertrama de 8 pseudo-tramas tiene una longitud de 14.400 bits y tarda 144 segundos (2 minutos 24 segundos) en transmitir el almanaque completo.

El mensaje de navegación de la señal L1OC se transmite a 100 bit/s. La cadena tiene una longitud de 250 bits y tarda 2,5 segundos en transmitirse. Un pseudo-trama tiene 1500 bits (15 segundos) de largo y una supertrama tiene 12,000 bits o 120 segundos (2 minutos).

La señal L2OC no transmite ningún mensaje de navegación, solo los códigos de pseudodistancia:

Serie de satélites	Lanzar	Estado actual	Error de reloj	señales AMDF	señales CDMA	Interoperabilidad señales CDMA
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	Fuera de servicio	5 × 10	L1DE, L1SF	L2SF
GLONASS-M	2003–	En servicio	1 × 10	L1DE, L1SF	L2DE, L2SF	-	-	L3OC
GLONASS-K1	2011–	En servicio	5 × 10... 1 × 10	L1DE, L1SF	L2DE, L2SF	-	-	L3OC
GLONASS-K2	2022–	Fabricación de satélites de prueba	5 × 10...5 × 10	L1DE, L1SF	L2DE, L2SF	L1OC, L1SC	L2OC, L2SC	L3OC
GLONASS-V	2023-2025	Fase de diseño		-	-	L1OC, L1SC	L2OC, L2SC	L3OC
GLONASS-KМ	2030–	Fase de investigación		L1DE, L1SF	L2DE, L2SF	L1OC, L1SC	L2OC, L2SC	L3OC, L3SC	L1OCM	L3OCM	L5OCM
"O": señal abierta (precisión estándar), "S": señal ofuscada (alta precisión); "F":FDMA, "С":CDMA; n=−7,−6,−5,...,6La nave espacial Glonass-M producida desde 2014 incluye la señal L3OC

El satélite de prueba Glonass-K1 lanzado en 2011 introdujo la señal L3OC. Los satélites Glonass-M producidos desde 2014 (s/n 755+) también transmitirán la señal L3OC con fines de prueba.

Los satélites mejorados Glonass-K1 y Glonass-K2, que se lanzarán a partir de 2022, contarán con un conjunto completo de señales CDMA modernizadas en las bandas L1 y L2 existentes, que incluyen L1SC, L1OC, L2SC y L2OC, así como la señal L3OC.. La serie Glonass-K2 debería reemplazar gradualmente a los satélites existentes a partir de 2022, cuando cesarán los lanzamientos de Glonass-M.

Los satélites Glonass-KM se lanzarán en 2025. Se están estudiando señales abiertas adicionales para estos satélites, en función de las frecuencias y los formatos utilizados por las señales GPS, Galileo y Beidou/COMPASS existentes:

• señal abierta L1OCM usando modulación BOC(1,1) centrada en 1575,42 MHz, similar a la señal L1C de GPS modernizada, la señal E1 de Galileo y la señal B1C de Beidou/COMPASS;
• abrir la señal L5OCM utilizando modulación BPSK(10) centrada en 1176,45 MHz, similar al GPS "Safety of Life" (L5), la señal de Galileo E5a y la señal de Beidou/COMPASS B2a;
• señal abierta L3OCM usando modulación BPSK(10) centrada en 1207.14 MHz, similar a la señal E5b de Galileo y la señal B2b de Beidou/COMPASS.

Tal arreglo permitirá una implementación más fácil y económica de receptores GNSS multiestándar.

Con la introducción de señales CDMA, la constelación se ampliará a 30 satélites activos para 2025; esto puede requerir una eventual desaprobación de las señales FDMA. Los nuevos satélites se desplegarán en tres aviones adicionales, elevando el total a seis aviones de los tres actuales, con la ayuda del Sistema de corrección y monitoreo diferencial (SDCM), que es un sistema de aumento GNSS basado en una red de estaciones de control en tierra. y satélites de comunicaciones Luch 5A y Luch 5B.

Seis satélites Glonass-V adicionales, que utilizan la órbita Tundra en tres planos orbitales, se lanzarán en 2023–2025; este segmento regional de órbita alta ofrecerá una mayor disponibilidad regional y una mejora del 25 % en la precisión sobre el hemisferio oriental, similar al sistema japonés QZSS y Beidou-1. Los nuevos satélites formarán dos trazas terrestres con una inclinación de 64,8°, una excentricidad de 0,072, un período de 23,9 horas y una longitud de nodo ascendente de 60° y 120°. Los vehículos Glonass-V se basan en la plataforma Glonass-K y solo transmitirán nuevas señales CDMA. Anteriormente, la órbita de Molniya, la órbita geosincrónica o la órbita inclinada también estaban bajo consideración para el segmento regional.

Mensaje de navegación

L1OC

Campo	Tamaño, pedacitos	Descripción
código de tiempo	СМВ	12	Secuencia de bits constante 0101 1111 0001 (5F1h)
tipo de cadena	tipo	6	Tipo de mensaje de navegación
ID de satélite	j	6	Número de identificación del sistema del satélite (1 a 63; 0 está reservado hasta que se apague la señal FDMA)
Estado del satélite	Ã	1	Este satélite es:0 — saludable,1 — en estado de error
Confiabilidad de los datos	yo	1	Los mensajes de navegación transmitidos son:0 — válido,1 — no confiable
Devolución de llamada de control de tierra	П1	4	(Reservado para uso del sistema)
Modo de orientación	П2	1	El modo de orientación del satélite es:0 — Control del sensor solar,1 — ejecución de empuje predictivo o transición de modo
Corrección UTC	КР	2	En el último día del trimestre actual, a las 00:00 (24:00), un segundo bisiesto UTC es:0 — no esperado,1 — esperado con valor positivo,2 — desconocido,3 — esperado con valor negativo
Ejecutar corrección	А	1	Después del final de la cadena actual, la corrección UTC es:0 — no esperada,1 — esperada
Hora del satélite	ОМВ	dieciséis	Hora del día a bordo en intervalos de 2 segundos (0 a 43199)
Información		184	El contenido del campo de información se define por tipo de cadena
CDN	ЦК	dieciséis	Código de redundancia cíclica
Total	250

L3OC

Campo	Tamaño, pedacitos	Descripción
código de tiempo	СМВ	20	Secuencia de bits constante 0000 0100 1001 0100 1110 (0494Eh)
tipo de cadena	tipo	6	Tipo de mensaje de navegación
Hora del satélite	ОМВ	15	Hora del día a bordo en intervalos de 3 segundos (0 a 28799)
ID de satélite	j	6	Lo mismo que en la señal L1OC
Estado del satélite	Ã	1
Confiabilidad de los datos	yo	1
Devolución de llamada de control de tierra	П1	4
Modo de orientación	222
Corrección UTC	КР	2
Ejecutar corrección	А	1
Información		219	El contenido del campo de información se define por tipo de cadena
CDN	ЦК	24	Código de redundancia cíclica
Total	300

Propiedades comunes de las señales CDMA abiertas

Tipo	Contenido del campo de información
0	(Reservado para uso del sistema)
1	Cuerda corta para el segundo bisiesto negativo
2	Cuerda larga para el segundo bisiesto positivo
10, 11, 12	Información en tiempo real (efemérides y desfases de tiempo-frecuencia).Transmitido como un paquete de tres cadenas en secuencia
dieciséis	Parámetros de orientación del satélite para la maniobra de empuje predictivo
20	Almanaque
25	Parámetros de rotación de la Tierra, modelos de ionosfera y modelo de escala de tiempo para la diferencia entre UTC (SU) y TAI
31, 32	Parámetros del modelo de movimiento a largo plazo
50	Mensaje de servicio Cospas-Sarsat: solo señal L1OC
60	Mensaje de texto

Campo	Tamaño, pedacitos	Peso del bit bajo	Descripción
tipo de órbita	ТО	2	1	0 - órbita circular con 19100 km de altitud
Número de satélite	NS _	6	1	Número total de satélites que transmiten señales CDMA (1 a 63) a los que se hace referencia en el almanaque.
Edad del almanaque	EA _	6	1	Número de días completos transcurridos desde la última actualización del almanaque.
Día actual	N A	11	1	Número de día (1 a 1461) dentro de un intervalo de cuatro años a partir del 1 de enero del último año bisiesto según el tiempo del decreto de Moscú.
Estado de la señal	ordenador personal	5	1	Tipos de codificación de campo de bits de señales CDMA transmitidas por el satélite.Los tres bits más altos corresponden a las señales L1, L2 y L3:0 — transmitido,1 — no transmitido
Tipo de satélite	ordenador personal	3	1	Modelo de satélite y conjunto de señales CDMA transmitidas:0 — Glonass-M (señal L3),1 — Glonass-K1 (señal L3),2 — Glonass-K1 (señales L2 y L3),3 — Glonass-K2 (L1, señales L2 y L3)
Corrección de tiempo	τA _	14	2	Corrección aproximada de la escala de tiempo a bordo a la escala de tiempo GLONASS (±7,8 × 10 с).
Ascensión	λA _	21	2	Longitud del primer nodo orbital del satélite (±1 medio ciclo).
tiempo de ascensión	t λ A	21	2	Hora del día en que el satélite cruza su primer nodo orbital (0 a 44100 s).
Inclinación	Δi A	15	2	Ajustes a la inclinación nominal (64,8°) de la órbita del satélite en el momento de la ascensión (±0,0156 semiciclos).
Excentricidad	ε A	15	2	Excentricidad de la órbita del satélite en el momento de la ascensión (0 a 0,03).
Perigeo	ω A	dieciséis	2	Argumento del perigeo del satélite en el momento de la ascensión (±1 medio ciclo).
Período	ΔTA _	19	2	Ajustes al período orbital dracónico nominal del satélite (40544 s) en el momento de la ascensión (±512 s).
Cambio de periodo	ΔṪ A	7	2	Velocidad de cambio del período orbital draconiano en el momento de la ascensión (±3,9 × 10 s/órbita).
(Reservado)	L1OC: 23	-
L3OC: 58

1. ^ El campo de mensaje de navegación j (ID de satélite) hace referencia al satélite para el almanaque transmitido (j _A)
2. ^ El conjunto de parámetros del almanaque depende del tipo de órbita. En el futuro podrían emplearse satélites con órbitas geosincrónicas, de la Tierra media y elíptica alta.
3. ^ En una desviación del calendario gregoriano, todos los años exactamente divisibles por 100 (es decir, 2100 y así sucesivamente) se tratan como años bisiestos

Satélites

El principal contratista del programa GLONASS es Joint Stock Company Information Satellite Systems Reshetnev (ISS Reshetnev, anteriormente llamada NPO-PM). La empresa, ubicada en Zheleznogorsk, es la diseñadora de todos los satélites GLONASS, en cooperación con el Instituto de Ingeniería de Dispositivos Espaciales (ru:РНИИ КП) y el Instituto Ruso de Radionavegación y Tiempo. La producción en serie de los satélites está a cargo de la empresa Production Corporation Polyot en Omsk.

Durante las tres décadas de desarrollo, los diseños de satélites han experimentado numerosas mejoras y se pueden dividir en tres generaciones: el GLONASS original (desde 1982), GLONASS-M (desde 2003) y GLONASS-K (desde 2011). Cada satélite GLONASS tiene una designación GRAU 11F654, y cada uno de ellos también tiene la designación militar "Cosmos-NNNN".

Primera generación

La verdadera primera generación de satélites GLONASS (también llamados Uragan) eran todos vehículos estabilizados en tres ejes, que generalmente pesaban 1250 kg (2760 lb) y estaban equipados con un sistema de propulsión modesto para permitir la reubicación dentro de la constelación. Con el tiempo, se actualizaron a vehículos Block IIa, IIb y IIv, y cada bloque contenía mejoras evolutivas.

Se lanzaron seis satélites Block IIa en 1985-1986 con estándares de tiempo y frecuencia mejorados sobre los prototipos y una mayor estabilidad de frecuencia. Estas naves espaciales también demostraron una vida operativa promedio de 16 meses. Las naves espaciales Block IIb, con una vida útil de diseño de dos años, aparecieron en 1987, de las cuales se lanzaron un total de 12, pero la mitad se perdieron en accidentes de vehículos de lanzamiento. Las seis naves espaciales que llegaron a la órbita funcionaron bien, operando durante un promedio de casi 22 meses.

El bloque IIv fue el más prolífico de la primera generación. Utilizado exclusivamente desde 1988 hasta 2000, y continuó siendo incluido en los lanzamientos hasta 2005, se lanzaron un total de 56 satélites. La vida útil del diseño era de tres años, sin embargo, numerosas naves espaciales superaron esto, con un último modelo que duró 68 meses, casi el doble.

Los satélites del Bloque II se lanzaban normalmente de tres en tres desde el cosmódromo de Baikonur utilizando propulsores Proton-K Blok-DM2 o Proton-K Briz-M. La única excepción fue cuando, en dos lanzamientos, un satélite reflector geodésico Etalon fue sustituido por un satélite GLONASS.

Segunda generación

La segunda generación de satélites, conocida como Glonass-M, se desarrolló a partir de 1990 y se lanzó por primera vez en 2003. Estos satélites tienen una vida útil sustancialmente mayor de siete años y pesan un poco más, 1480 kg (3260 lb). Tienen aproximadamente 2,4 m (7 pies 10 pulgadas) de diámetro y 3,7 m (12 pies) de altura, con una extensión de paneles solares de 7,2 m (24 pies) para una capacidad de generación de energía eléctrica de 1600 vatios en el lanzamiento. La estructura de carga útil de popa alberga 12 antenas principales para transmisiones de banda L. También se llevan reflectores de cubo de esquina láser para ayudar en la determinación precisa de la órbita y la investigación geodésica. Los relojes de cesio integrados proporcionan la fuente de reloj local. Glonass-M incluye 31 satélites que van desde el índice de satélite 21 - 92 y con 4 satélites activos de repuesto.

Se lanzaron un total de 41 satélites de segunda generación hasta fines de 2013. Al igual que con la generación anterior, las naves espaciales de segunda generación se lanzaron de tres en tres usando propulsores Proton-K Blok-DM2 o Proton-K Briz-M. Algunos se lanzaron solos con Soyuz-2-1b/Fregat

El 30 de julio de 2015, ISS Reshetnev anunció que había completado la última nave espacial GLONASS-M (No. 61) y la estaba almacenando a la espera del lanzamiento, junto con ocho satélites construidos previamente.

El 22 de septiembre de 2017, el satélite GLONASS-M No.52 entró en funcionamiento y la agrupación orbital aumentó nuevamente a 24 vehículos espaciales.

Tercera generación

GLONASS-K es una mejora sustancial de la generación anterior: es el primer satélite GLONASS sin presión con una masa muy reducida de 750 kg (1650 lb) frente a los 1450 kg (3200 lb) de GLONASS-M. Tiene una vida útil operativa de 10 años, en comparación con la vida útil de 7 años del GLONASS-M de segunda generación. Transmitirá más señales de navegación para mejorar la precisión del sistema, incluidas nuevas señales CDMA en las bandas L3 y L5, que utilizarán una modulación similar al GPS modernizado, Galileo y BeiDou. Glonass-K consta de 26 satélites que tienen un índice de satélite 65-98 y se utilizan ampliamente en el espacio militar ruso. El equipo avanzado del nuevo satélite, fabricado únicamente con componentes rusos, permitirá duplicar la precisión de GLONASS.Al igual que con los satélites anteriores, estos son estabilizados en 3 ejes, apuntando al nadir con paneles solares duales. El primer satélite GLONASS-K se lanzó con éxito el 26 de febrero de 2011.

Debido a su reducción de peso, la nave espacial GLONASS-K se puede lanzar en pares desde el sitio de lanzamiento del Cosmódromo de Plesetsk utilizando los propulsores Soyuz-2.1b de costo sustancialmente más bajo o en seis a la vez desde el Cosmódromo de Baikonur usando el lanzamiento de Proton-K Briz-M. vehículos

Control de tierra

El segmento de control terrestre de GLONASS está ubicado casi en su totalidad dentro del territorio de la antigua Unión Soviética, excepto varios en Brasil.

El segmento terrestre del GLONASS consta de:

• un centro de control del sistema;
• cinco centros de Telemetría, Seguimiento y Comando;
• dos estaciones de alcance láser; y
• diez Estaciones de Monitoreo y Medición.

Localización	Control de sistema	Telemetría, Seguimiento y Comando	Reloj central	Subir estaciones	Alcance láser	Monitoreo y Medición
Krasnoznamensk	Sí	-	-	-	-	Sí
Schélkovo	-	Sí	Sí	Sí	Sí	Sí
Komsomolsk	-	Sí	-	Sí	Sí	Sí
San Petersburgo	-	Sí	-	-	-	-
Ussuriysk	-	Sí	-	-	-	-
Yenisseisk	-	Sí	-	Sí	-	Sí
Yakutsk	-	-	-	-	-	Sí
Ulán-Udé	-	-	-	-	-	Sí
Núrek	-	-	-	-	-	Sí
Vorkuta	-	-	-	-	-	Sí
Múrmansk	-	-	-	-	-	Sí
Zelenchuk	-	-	-	-	-	Sí

Receptores

Empresas que producen receptores GNSS que utilizan GLONASS:

• Furuno
• JAVAD GNSS, Inc.
• septentrión
• topcon
• C-Nav
• Navegación Magallanes
• Novatel
• ComNav tecnología Ltd.
• Leica Geosistemas
• Hemisferio GNSS
• Trimble Inc.
• u-blox

NPO Progress describe un receptor llamado GALS-A1, que combina recepción GPS y GLONASS.

SkyWave Mobile Communications fabrica una terminal de comunicaciones satelitales basada en Inmarsat que utiliza tanto GLONASS como GPS.

A partir de 2011, algunos de los últimos receptores de la línea Garmin eTrex también son compatibles con GLONASS (junto con GPS). Garmin también produce un receptor Bluetooth independiente, el GLO para aviación, que combina GPS, WAAS y GLONASS.

Varios teléfonos inteligentes a partir de 2011 han integrado la capacidad GLONASS además de sus receptores GPS preexistentes, con la intención de reducir los períodos de adquisición de señales al permitir que el dispositivo capte más satélites que con un receptor de red única, incluidos dispositivos de:

• xiaomi
• Sony Ericsson
• ZTE
• huawei
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Estado

Disponibilidad

Al 24 de octubre de 2021, el estado de la constelación GLONASS es:

Total	26 SC
Operacional	23 SC (Glonass-M/K)
en puesta en marcha	0 SC
En mantenimiento	1 SC
Bajo control por parte del contratista principal de satélites	0 SC
repuestos	0 SC
En fase de pruebas de vuelo	2 SC (Glonass-K)
	–

El sistema requiere 18 satélites para servicios de navegación continua que cubran todo el territorio de la Federación Rusa y 24 satélites para brindar servicios en todo el mundo. El sistema GLONASS cubre el 100% del territorio mundial.

El 2 de abril de 2014, el sistema experimentó una falla técnica que resultó en la indisponibilidad práctica de la señal de navegación durante aproximadamente 12 horas.

El 14 y 15 de abril de 2014, nueve satélites GLONASS experimentaron una falla técnica debido a problemas de software.

El 19 de febrero de 2016, tres satélites GLONASS experimentaron una falla técnica: las baterías de GLONASS-738 explotaron, las baterías de GLONASS-737 se agotaron y GLONASS-736 experimentó una falla en el mantenimiento de la posición debido a un error humano durante la maniobra. Se espera que GLONASS-737 y GLONASS-736 vuelvan a estar operativos después del mantenimiento, y se espera que un nuevo satélite (GLONASS-751) para reemplazar GLONASS-738 complete la puesta en marcha a principios de marzo de 2016. Se espera que la capacidad total del grupo de satélites alcance ser restaurado a mediados de marzo de 2016.

Tras el lanzamiento de dos nuevos satélites y el mantenimiento de otros dos, se restableció la capacidad total del grupo de satélites.

Exactitud

La precisión de GLONASS es de hasta 2,8 metros (9,24 pies), aproximadamente un 85 % menos precisa que el GPS que usa el L5, que tiene una precisión de 30 cm (12 pulgadas).

Según los datos del Sistema Ruso de Corrección Diferencial y Monitoreo, a partir de 2010, la precisión de las definiciones de navegación GLONASS (para p = 0,95) para latitud y longitud fue de 4,46 a 7,38 m (14,6 a 24,2 pies) con un número medio de vehículos espaciales de navegación (NSV) es igual a 7—8 (según la estación). En comparación, la misma precisión de tiempo de las definiciones de navegación GPS fue de 2,00–8,76 m (6 pies 7 pulgadas – 28 pies 9 pulgadas) con un número medio de NSV igual a 6—11 (dependiendo de la estación). Por lo tanto, el GLONASS civil utilizado solo es ligeramente menos preciso que el GPS. En latitudes altas (norte o sur), la precisión de GLONASS es mejor que la de GPS debido a la posición orbital de los satélites.

Algunos receptores modernos pueden usar los satélites GLONASS y GPS juntos, lo que brinda una cobertura mucho mejor en los cañones urbanos y brinda un tiempo de reparación muy rápido debido a que hay más de 50 satélites disponibles. En interiores, cañones urbanos o áreas montañosas, la precisión se puede mejorar en gran medida con el uso exclusivo del GPS. Para usar ambos sistemas de navegación simultáneamente, la precisión de las definiciones de navegación GLONASS/GPS fue de 2,37–4,65 m (7 pies 9 pulgadas – 15 pies 3 pulgadas) con un número medio de NSV igual a 14—19 (depende de la estación).

En mayo de 2009, Anatoly Perminov, entonces director de Roscosmos, declaró que se emprendieron acciones para expandir la constelación de GLONASS y mejorar el segmento terrestre para aumentar la definición de navegación de GLONASS a una precisión de 2,8 m (9 pies 2 pulgadas) para 2011. En particular, el último diseño de satélite, GLONASS-K, tiene la capacidad de duplicar la precisión del sistema una vez introducido. El segmento de tierra del sistema también experimentará mejoras. A principios de 2012, se están construyendo dieciséis estaciones terrestres de posicionamiento en Rusia y en la Antártida en las bases de Bellingshausen y Novolazarevskaya. Se construirán nuevas estaciones alrededor del hemisferio sur desde Brasil hasta Indonesia. Juntas, se espera que estas mejoras lleven la precisión de GLONASS a 0,6 mo más para 2020.También se está negociando la instalación de una estación receptora GLONASS en Filipinas.

Historia

Inicio y diseño

El primer sistema de navegación por radio basado en satélite desarrollado en la Unión Soviética fue Tsiklon, que tenía el propósito de proporcionar a los submarinos de misiles balísticos un método para un posicionamiento preciso. Se lanzaron 31 satélites Tsiklon entre 1967 y 1978. El principal problema con el sistema era que, aunque era muy preciso para barcos estacionarios o de movimiento lento, requería varias horas de observación por parte de la estación receptora para fijar una posición, lo que lo hacía inutilizable para muchos. fines de navegación y para el guiado de la nueva generación de misiles balísticos.En 1968-1969, se concibió un nuevo sistema de navegación que apoyaría no solo a la marina, sino también a las fuerzas aéreas, terrestres y espaciales. Los requisitos formales se completaron en 1970; en 1976, el gobierno tomó la decisión de lanzar el desarrollo del "Sistema Unificado de Navegación Espacial GLONASS".

La tarea de diseñar GLONASS se le dio a un grupo de jóvenes especialistas en NPO PM en la ciudad de Krasnoyarsk-26 (hoy llamado Zheleznogorsk). Bajo el liderazgo de Vladimir Cheremisin, desarrollaron diferentes propuestas, de las cuales el director del instituto, Grigory Chernyavsky, seleccionó la última. El trabajo se completó a fines de la década de 1970; el sistema consta de 24 satélites que operan a una altitud de 20.000 km (12.000 mi) en órbita circular media. Podría fijar rápidamente la posición de la estación receptora en función de las señales de cuatro satélites y también revelar la velocidad y la dirección del objeto. Los satélites se lanzarían de tres en tres en el cohete de carga pesada Proton. Debido a la gran cantidad de satélites necesarios para el programa, NPO PM delegó la fabricación de los satélites a PO Polyot en Omsk,

Originalmente, GLONASS fue diseñado para tener una precisión de 65 m (213 pies), pero en realidad tenía una precisión de 20 m (66 pies) en la señal civil y 10 m (33 pies) en la señal militar. Los satélites GLONASS de primera generación tenían 7,8 m (26 pies) de alto, tenían un ancho de 7,2 m (24 pies), medidos a través de sus paneles solares, y una masa de 1260 kg (2780 lb).

Lograr una constelación orbital completa

A principios de la década de 1980, NPO PM recibió los primeros satélites prototipo de PO Polyot para realizar pruebas en tierra. Muchas de las piezas producidas eran de baja calidad y los ingenieros de NPO PM tuvieron que realizar un rediseño sustancial, lo que provocó un retraso.El 12 de octubre de 1982, se lanzaron tres satélites, denominados Kosmos-1413, Kosmos-1414 y Kosmos-1415, a bordo de un vehículo de lanzamiento Proton. Como solo un satélite GLONASS estaba listo a tiempo para el lanzamiento en lugar de los tres esperados, se decidió lanzarlo junto con dos maquetas. Los medios estadounidenses informaron del evento como el lanzamiento de un satélite y "dos objetos secretos". Durante mucho tiempo, Estados Unidos no pudo averiguar la naturaleza de esos "objetos". La Agencia de Telégrafos de la Unión Soviética (TASS) cubrió el lanzamiento y describió a GLONASS como un sistema "creado para determinar el posicionamiento de aviones de aviación civil, transporte naval y barcos de pesca de la Unión Soviética".

Desde 1982 hasta abril de 1991, la Unión Soviética lanzó con éxito un total de 43 satélites relacionados con GLONASS más cinco satélites de prueba. Cuando la Unión Soviética se desintegró el 25 de diciembre de 1991, estaban operativos doce satélites GLONASS en dos aviones; suficiente para permitir un uso limitado del sistema (para cubrir todo el territorio de la Unión habrían sido necesarios 18 satélites). La Federación Rusa asumió el control de la constelación y continuó su desarrollo. GLONASS entró en funcionamiento en el año 1993 con 12 satélites en 2 órbitas a una altura de 19.130 km. El sistema GPS de los Estados Unidos logró su pleno funcionamiento un año después. En diciembre de 1995, la constelación GLONASS se incrementó a 24 satélites. En la actualidad, hay un total de 27 satélites en órbita, y todos están operativos.

Crisis económica

Dado que los satélites de primera generación operaron durante tres años cada uno, para mantener el sistema a plena capacidad habrían sido necesarios dos lanzamientos por año para mantener la red completa de 24 satélites. Sin embargo, en el período financieramente difícil de 1989-1999, la financiación del programa espacial se redujo en un 80% y, en consecuencia, Rusia no pudo permitirse esta tasa de lanzamiento. Después de que se logró el complemento completo en diciembre de 1995, no hubo más lanzamientos hasta diciembre de 1999. Como resultado, la constelación alcanzó su punto más bajo de solo seis satélites operativos en 2001. Como preludio a la desmilitarización, la responsabilidad del programa fue transferida de el Ministerio de Defensa a la agencia espacial civil rusa Roscosmos.

Esfuerzos renovados y modernización

En la década de 2000, la economía rusa se recuperó y las finanzas estatales mejoraron considerablemente. Vladimir Putin se interesó especialmente en GLONASS y la restauración del sistema se convirtió en una de las principales prioridades del gobierno. Con este propósito, en agosto de 2001, se lanzó el Programa Federal Específico "Sistema de Navegación Global" 2002-2011 (Decisión del Gobierno No. 587). El programa recibió un presupuesto de US $ 420 millones y tenía como objetivo restaurar la constelación completa para 2009.

El 10 de diciembre de 2003, se lanzó por primera vez el diseño de satélite de segunda generación, GLONASS-M. Tenía una masa ligeramente mayor que el GLONASS de referencia, con 1415 kg (3120 lb), pero tenía una vida útil de siete años, cuatro años más que la vida útil del satélite GLONASS original, lo que reduce la tasa de reemplazo requerida. El nuevo satélite también tenía mejor precisión y capacidad para transmitir dos señales civiles adicionales.

En 2006, el ministro de Defensa, Sergei Ivanov, ordenó que una de las señales (con una precisión de 30 m (98 pies)) se pusiera a disposición de los usuarios civiles. Putin, sin embargo, no estaba satisfecho con esto y exigió que todo el sistema debería estar completamente disponible para todos. En consecuencia, el 18 de mayo de 2007 se levantaron todas las restricciones. La señal precisa, anteriormente solo militar con una precisión de 10 m (33 pies), desde entonces ha estado disponible gratuitamente para usuarios civiles.

A mediados de la primera década del siglo XXI, la economía rusa floreció, lo que resultó en aumentos sustanciales en el presupuesto espacial del país. En 2007 se incrementó considerablemente la financiación del programa GLONASS; su presupuesto fue más del doble. Mientras que en 2006 el GLONASS había recibido US$181 millones del presupuesto federal, en 2007 el monto se incrementó a US$380 millones.

Al final, se gastaron 140.100 millones de rublos (4.700 millones de dólares estadounidenses) en el programa 2001-2011, lo que lo convirtió en el mayor proyecto de Roscosmos y consumió un tercio de su presupuesto de 2010 de 84.500 millones de rublos.

Para el período de 2012 a 2020, se asignaron 320 mil millones de rublos (US $ 10 mil millones) para apoyar el sistema.

Restablecimiento de la capacidad total

En junio de 2008, el sistema constaba de 16 satélites, 12 de los cuales estaban en pleno funcionamiento en ese momento. En este punto, Roscosmos pretendía tener una constelación completa de 24 satélites en órbita para 2010, un año más tarde de lo previsto anteriormente.

En septiembre de 2008, el Primer Ministro Vladimir Putin firmó un decreto asignando 67 mil millones de rublos adicionales (US$ 2,6 mil millones) a GLONASS del presupuesto federal.

Promoción del uso comercial

Si bien la constelación GLONASS ha alcanzado una cobertura global, su comercialización, especialmente el desarrollo del segmento de usuarios, ha sido deficiente en comparación con el GPS estadounidense. Por ejemplo, el primer dispositivo comercial de navegación GLONASS de fabricación rusa para automóviles, Glospace SGK-70, se introdujo en 2007, pero era mucho más grande y costoso que los receptores GPS similares. A fines de 2010, solo había un puñado de receptores GLONASS en el mercado y pocos de ellos estaban destinados a consumidores comunes. Para mejorar la situación, el gobierno ruso ha estado promoviendo activamente GLONASS para uso civil.

Para mejorar el desarrollo del segmento de usuarios, el 11 de agosto de 2010, Sergei Ivanov anunció un plan para introducir un impuesto de importación del 25 % en todos los dispositivos con capacidad GPS, incluidos los teléfonos móviles, a menos que sean compatibles con GLONASS. El gobierno también planeó obligar a todos los fabricantes de automóviles en Rusia a apoyar GLONASS a partir de 2011. Esto afectaría a todos los fabricantes de automóviles, incluidas las marcas extranjeras como Ford y Toyota, que tienen plantas de ensamblaje de automóviles en Rusia.

Los chips de banda base para teléfonos y GPS de los principales proveedores Qualcomm, Exynos y Broadcom son compatibles con GLONASS en combinación con GPS.

En abril de 2011, SWEPOS de Suecia, una red nacional de estaciones de referencia satelitales que proporciona datos de posicionamiento en tiempo real con precisión de medidor, se convirtió en la primera empresa extranjera conocida en utilizar GLONASS.

Los teléfonos inteligentes y las tabletas también vieron la implementación del soporte GLONASS en 2011 con dispositivos lanzados ese año por Xiaomi Tech Company (Xiaomi Phone 2), Sony Ericsson, Samsung (Galaxy Note, Samsung Galaxy Note II, Galaxy SII, Galaxy SIII mini, Google Nexus 10 a fines de 2012), Asus, Apple (iPhone 4S y iPad Mini a fines de 2012), HTC y Sony Mobile agregaron soporte para el sistema que permite una mayor precisión y bloqueo de velocidad en condiciones difíciles.

Terminando la constelación

El objetivo de Rusia de terminar la constelación en 2010 sufrió un revés cuando falló el lanzamiento de tres satélites GLONASS-M en diciembre de 2010. El propio cohete Proton-M funcionó a la perfección, pero la etapa superior Blok D-M3 (una nueva versión que iba a realizar su vuelo inaugural) estaba cargada con demasiado combustible debido a una falla del sensor. Como resultado, la etapa superior y los tres satélites se estrellaron contra el Océano Pacífico. Kommersant estimó que el fracaso del lanzamiento costó hasta 160 millones de dólares. El presidente ruso, Dmitry Medvedev, ordenó una auditoría completa de todo el programa y una investigación sobre la falla.

Tras el percance, Roscosmos activó dos satélites de reserva y decidió hacer que el primer satélite GLONASS-K mejorado, que se lanzará en febrero de 2011, sea parte de la constelación operativa en lugar de principalmente para pruebas, como se planeó originalmente. Esto elevaría el número total de satélites a 23, obteniendo una cobertura mundial casi completa. El GLONASS-K2 estaba originalmente programado para ser lanzado en 2013, sin embargo, para 2012 no se esperaba que fuera lanzado hasta 2015.

En 2010, el presidente Dmitry Medvedev ordenó al gobierno que preparara un nuevo programa federal específico para GLONASS, que abarcaría los años 2012-2020; el programa original de 2001 estaba programado para finalizar en 2011.

El 22 de junio de 2011, Roscosmos reveló que la agencia buscaba una financiación de 402 000 millones de rublos (14 350 millones de dólares estadounidenses) para el programa. Los fondos se gastarían en el mantenimiento de la constelación de satélites, en el desarrollo y mantenimiento de mapas de navegación, así como en el patrocinio de tecnologías complementarias para hacer que GLONASS sea más atractivo para los usuarios. El 2 de octubre de 2011, el vigésimo cuarto satélite del sistema, un GLONASS-M, se lanzó con éxito desde el cosmódromo de Plesetsk y ahora está en servicio. Esto hizo que la constelación GLONASS se restaurara por completo, por primera vez desde 1995. El 5 de noviembre de 2011, el propulsor Proton-M puso con éxito tres unidades GLONASS-M en órbita final.El 28 de noviembre de 2011, un vehículo de lanzamiento Soyuz, lanzado desde el Cosmódromo de Plesetsk, colocó un solo satélite GLONASS-M en órbita en el Plano 3.

El 26 de abril de 2013, un cohete Soyuz puso en órbita un solo satélite GLONASS-M desde el cosmódromo de Plesetsk, restaurando la constelación a 24 satélites operativos, el mínimo para brindar cobertura global. El 2 de julio de 2013, un cohete Proton-M, que transportaba 3 satélites GLONASS-M, se estrelló durante el despegue del cosmódromo de Baikonur. Se desvió del rumbo justo después de dejar la plataforma y se hundió primero en el morro del suelo. El cohete empleó un impulsor DM-03, por primera vez desde el lanzamiento en diciembre de 2010, cuando el vehículo también falló, lo que resultó en la pérdida de otros 3 satélites.

Sin embargo, a partir de 2014, si bien el sistema se completó desde el punto de vista técnico, el Ministerio de Defensa aún no cerró el lado operativo y su estado formal aún estaba "en desarrollo".

El 7 de diciembre de 2015, el sistema se completó oficialmente.

Boicot 2022

Tras la invasión rusa de Ucrania en 2022, el ingeniero polaco Daniel Kucharski de la Universidad de Texas en Austin propuso una petición para retirar el apoyo internacional de GLONASS y boicotear la plataforma, firmada por decenas de miles de personas.