GLONASS

Datei:Glonass.gif

GLONASS-Satellit der 1. Generation

Datei:Glonass-M small. CeBIT 2011 Samstag PD 110.jpg

Modell eines GLONASS-Satelliten der 2. Generation

GLONASS (, als Akronym für ) ist ein globales Navigationssatellitensystem. Es wird vom Verteidigungsministerium der Russischen Föderation betrieben und finanziert.

Geschichte

GLONASS ähnelt in Aufbau und Funktionsweise dem US-amerikanischen NAVSTAR-GPS. Die Satelliten der GLONASS-Konstellation tragen den Namen Uragan (Hurrikan). Technisch basiert GLONASS auf ähnlichen Prinzipien wie GPS. Die parallele, unabhängige Entwicklung der beiden gleichwertigen Systeme während des Kalten Krieges erfolgte aus militärstrategischen Gründen.

Die Entwicklung des Systems begann 1972. Die ersten drei Satelliten starteten am 12. Oktober 1982, das System ist am 24. September 1993 offiziell als betriebsbereit erklärt worden. Der Vollausbau, bestehend aus 21 Standard- und drei Reservesatelliten, wurde 1996 erreicht. In den Folgejahren ging die Anzahl funktionstüchtiger Satelliten aber dramatisch zurück, so dass GLONASS als eigenständiges Navigationssystem nicht nutzbar war.

Am 12. September 2008 ordnete der Ministerpräsident von Russland, Wladimir Putin, die Wiedervervollständigung von GLONASS für 67 Milliarden Rubel (1,8 Milliarden Euro) bis ins Jahr 2012 an.<ref name="NOVOSTI">Putin orders additional $2.6 bln on Glonass development web.archive.org RIA Novosti; abgerufen am 13. September 2008 (englisch).</ref> Trotz des Fehlstarts einer Trägerrakete am 5. Dezember 2010, bei dem drei Satelliten verloren gingen,<ref>Peter-Michael Ziegler: Heise, ; ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen .Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> stand ab 2011 wieder ein vollständiges GLONASS-System zur Verfügung. Am 2. Juli 2013 kam es erneut zu einem Absturz einer Proton-M-Rakete, bei dem wiederum drei GLONASS-Satelliten zerstört wurden.<ref name="de.ria.ru">Proton-M-Rakete mit drei Glonass-Satelliten nach Start in Baikonur abgestürzt. de.ria.ru; abgerufen am 2. Juli 2013</ref>

Technik

Datei:Russian Navigation Spacecraft Glonass K1 at CeBIT.jpg

Glonass-K (CeBIT 2011)

Die Satelliten umlaufen die Erde auf einem Medium Earth Orbit in drei Bahnebenen mit 64,8° Neigung gegen den Äquator (GPS 55°). Dadurch erreichen die Satelliten für Nutzer in hohen geographischen Breiten, insbesondere in den Polarregionen, eine größere Höhe über dem Horizont, so dass die Verfügbarkeit des Systems verbessert wird. Die große Halbachse der Umlaufbahn beträgt 25.500 km, die Bahnhöhe 19.100 km (GPS 20.200 km). Die Umlaufzeit liegt bei 11:15 Stunden (GPS 11:58).

Im Gegensatz zum GPS senden bei GLONASS alle Satelliten mit gleichem Code (Pseudozufallsrauschen, PRN für ), aber auf unterschiedlichen Frequenzen (FDMA) im Dezimeterwellen-Bereich. Antipodale Satelliten senden mit derselben Kanalnummer und damit identischen Frequenzen. Jeder von GLONASS verwendete Satellit sendet Signale auf zwei Frequenzen:

• L1 = 1602 MHz + k · 562,5 kHz
• L2 = 1246 MHz + k · 437,5 kHz, wobei k die Kanalnummer bezeichnet

Beim GPS nutzen alle Satelliten die gleichen Frequenzen und werden mittels Codemultiplexverfahren (CDMA) und darin eingesetzten Gold-Folgen unterschieden. In GLONASS wird CDMA ab der GLONASS-K-Satellitengeneration eingesetzt und basiert auf Kasami-Folgen.<ref>Vorlage:Webarchiv/WaybackVorlage:Webarchiv/Wartung/URL, insidegnss.com, abgerufen am 21. März 2010 (englisch).</ref>

Die Zeitstabilität der Satelliten beträgt:

• 1. Generation: 5 · 10⁻¹³ Sekunden pro Tag
• GLONASS-M: 1 · 10⁻¹³ s pro Tag
• GLONASS-K: 5 · 10⁻¹⁴ s pro Tag
• GLONASS-K2: 1 · 10⁻¹⁴ s pro Tag.<ref> In: Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen  </ref>

Wie GPS benötigt GLONASS zum Regelbetrieb knapp 24 Satelliten, damit gewährleistet werden kann, dass immer zumindest vier davon an einem Ort sichtbar sind. Bis 2011 reichte die Anzahl der funktionsfähigen Satelliten dafür nicht immer aus, so dass nicht immer an jedem Ort der Erdoberfläche genügend Satelliten für die Ortsbestimmung verfügbar waren. Bei bekanntem Standort ist dann lediglich eine Zeitbestimmung möglich. Wenn drei Satelliten sichtbar sind, können aus den Signalen drei Parameter abgeleitet werden, z. B. bei bekannter Höhe (Schiff auf dem Meer) der Ort (geographische Breite und Länge) und die Zeit. An die Zeit werden relativ hohe Anforderungen an die Genauigkeit gestellt, da ein Zeitfehler von einer Mikrosekunde bereits zu einem Ortsfehler in der Größenordnung von 300 Metern führt. Mobile Empfänger benötigen daher für eine vollständige Ortsbestimmung (geographische Breite, geographische Länge, Höhe über dem Meeresspiegel) als vierten Parameter die genaue Uhrzeit, für deren Bestimmung Signale eines vierten Satelliten erforderlich sind.

Satellitenkonstellation (Raumsegment)

Der erste Uragan-Testsatellit Kosmos 1413 wurde im Oktober 1982 zusammen mit zwei Uragan-Attrappen in seine Umlaufbahn gebracht. Ursprünglich sollte das System 21 Satelliten für den Normalbetrieb sowie drei Reservesatelliten umfassen. Spätere Planungen sahen 30 Satelliten vor, die sich auf drei Orbits mit jeweils acht Satelliten und zwei Reservesatelliten verteilen.

Nach dem Zerfall der Sowjetunion konnten bis ins Jahr 1995 noch weitere Satelliten gestartet werden, die wohl schon zu Sowjetzeiten fertiggestellt worden waren, so dass man 1995 ein System von 25 funktionierenden Satelliten hatte. Im Jahr 1998 war die Anzahl jedoch schon auf 13 gesunken und verringerte sich bis 2001 auf nur sieben Satelliten. Ab 2002 begann die Anzahl der funktionsfähigen Satelliten wieder anzusteigen. Das Problem dabei war die hohe Ausfallrate aufgrund der sehr kurzen Lebensdauer der einzelnen Uragan-Satelliten von nur drei Jahren.

Seit 2001 werden auch verbesserte Uragan-M-Satelliten mit einer Lebensdauer von sieben Jahren eingesetzt. Die neue Generation mit geringerer Startmasse und einer Lebensdauer von zehn Jahren trägt die Bezeichnung Uragan-K; der erste Start fand am 26. Februar 2011 statt.<ref> Raumfahrer.net, ; ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen .Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> Uragan und Uragan-M (beide 1415 kg) werden häufig in einem Tripel mit schweren Proton-Raketen gestartet, mitunter aber auch wie die leichteren Uragan-K (935 kg auf Basis des Ekspress-1000K Satellitenbus<ref name="russianspaceweb.com"> In: Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen  </ref>) mit einer deutlich günstigeren Sojus-2/Fregat. Im August 2023 wurde der erste Satellit des Typs Glonass-K2 gestartet,<ref> russianspaceweb, ; ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen ().Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> welche ein neues Signal aussenden werden (zwei militärische L1 und L2, sowie ein ziviles L1).<ref name="russianspaceweb.com2"> russianspaceweb, ; ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen .Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> Ende 2005 wurden drei weitere GLONASS-Satelliten (zwei Uragan-M und ein Uragan) mit einer Proton-Rakete gestartet, Ende 2006 folgte ein weiterer Proton-Start mit drei Uragan-M-Satelliten; im Oktober 2007, Dezember 2007, September 2008, Dezember 2008, Dezember 2009, März 2010 und September 2010 wurden jeweils drei Satelliten gestartet. Drei Satelliten gingen bei einem Fehlstart im Dezember 2010 verloren,<ref>[ ] RIA Novosti, , archiviert vom Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) am 2010-12-08; abgerufen . </ref> drei weitere Anfang Juli 2013.<ref name="de.ria.ru" />

GLONASS-Satellitenkonstellation (Stand: 24. April 2016,<ref>[ ] Information-Analytical Centre, , archiviert vom Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) am 2014-03-27; abgerufen (). </ref><ref> Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen ().Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref><ref>Vorlage:NSSDCA</ref><ref> Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen ().Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref><ref> In: Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen ().Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> teilweise 25. Mai 2024)

Slot	Ka- nal	GLONASS- Nr.	Kosmos- Nr.	Start- datum	Inbetrieb- nahme	Status	Internat. Bezeichnung (NSSDC-ID)	Katalog- Nr. (AFSC)	Uragan- Typ
1/01	01	730	2456	14.12.2009	30.01.2010	in Nutzung	2009-070A	36111	M
1/02	−04	747	2485	26.04.2013	04.07.2013	in Nutzung	2013-019A	33155	M
1/03	05	744	2476	04.11.2011	08.12.2011	in Nutzung	2011-064B	37868	M
1/04	06	759	2544	11.12.2019	03.01.2020	in Nutzung	2019-088A	44850	M
1/05	01	756	2527	17.06.2018	29.08.2018	in Nutzung	2018-053A	43508	M
1/06	-04	733	2457	14.12.2009	24.11.2010	in Nutzung	2011-070B	36112	M
1/07	05	745	2477	04.11.2011	18.12.2011	in Nutzung	2011-064C	37869	M
1/08	06	743	2475	04.11.2011	20.09.2012	in Nutzung	2011-064A	37867	M
2/09	-02	702	2501	30.11.2014	15.02.2016	in Nutzung	2014-075A	40315	K1
2/10	-07	723	2436	25.12.2007	22.01.2008	in Nutzung	2007-065C	32395	M
2/11	00	705	2547	25.10.2020	28.04.2022	in Nutzung	2020-075A	46805	K1
2/12	−01	758	2534	27.05.2019	22.16.2019	in Nutzung	2019-030A	44299	M
2/13	−02	721	2434	25.12.2007	08.02.2008	in Nutzung	2007-065A	32393	M
2/14	−07	752	2522	22.09.2017	16.10.2017	in Nutzung	2017-055A	42939	M
2/15	00	757	2529	03.11.2018	27.11.2018	in Nutzung	2018-086A	43687	M
2/16	−01	738	2466	02.09.2010	11.10.2010	in Nutzung	2010-041A	37137	M
3/17	04	751	2514	07.02.2016	28.02.2016	in Nutzung	2016-008A	41330	M
3/18	-03	754	2494	24.03.2014	14.04.2014	in Nutzung	2014-012A	39620	M
3/19	03	720	2433	26.10.2007	25.11.2007	in Nutzung	2007-052A	32275	M
3/20	02	719	2432	26.10.2007	27.11.2007	in Nutzung	2007-052B	32276	M
3/21	04	755	2500	14.06.2014	03.08.2014	in Nutzung	2014-032A	40001	M
3/22	−03	731	2459	01.03.2010	28.03.2010	in Nutzung	2010-007A	36400	M
3/23	03	732	2460	01.03.2010	28.03.2010	in Nutzung	2010-007C	36402	M
3/24	02	760	2545	16.03.2020	14.04.2020	in Nutzung	2020-018A	45358	M

Das Startdatum bezieht sich auf die Koordinierte Weltzeit (UTC), die Inbetriebnahme auf die Moskauer Zeitzone.

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).

Benutzersegment (User Segment)

2008 gab es die ersten zivilen kommerziell genutzten Geräte, die GLONASS unterstützen.<ref>Frank Preiß: GLONASS – Russlands Weltraumauge. (PDF; 104 kB) März 2009.</ref><ref>Vorlage:Webarchiv/WaybackVorlage:Webarchiv/archiv-botVorlage:Webarchiv/Wartung/URL Leica Geosystems.</ref> Das System steht damit in direkter Konkurrenz zum US-amerikanischen GPS, dem europäischen Galileo-System und dem chinesischen Beidou. Entsprechend konstruierte Navigationsgeräte können Daten sowohl von den GLONASS- als auch andere GNSS-Satelliten empfangen und durch Auswertung mehrerer Signale eine bessere Abdeckung erzielen. Auch beim Ausfall eines Systems oder als Schutz gegen Manipulation (siehe GPS-Jammer) hat diese Anwendung Vorteile.

Im Jahr 2009 wurde der erste vollständig auf einem Chip integrierte russische Empfänger für GLONASS (inkl. GPS/Galileo/Compass) vorgestellt.<ref>Typ NV08C-MCM-M, vgl. Patent US7358896.‌</ref> Im April 2011 brachte ZTE das erste Smartphone auf den Markt, das neben GPS auch GLONASS verwendet,<ref> Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen  </ref> diesem folgten mehrere Smartphones unterschiedlicher Hersteller.

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.<ref>Vorlage:Webarchiv/WaybackVorlage:Webarchiv/Wartung/URL navigadget.com; abgerufen am 29. Mai 2019 (englisch).</ref><ref>Vorlage:Webarchiv/WaybackVorlage:Webarchiv/Wartung/URL, insidegnss.com, abgerufen am 29. Mai 2019 (englisch).</ref>

Das Projekt ERA GLONASS () sieht Geräte vor, welche bei Verkehrsunfällen automatisch eine Alarmmeldung absetzen, welche auch den Standort enthält. Das System wird mit dem europäischen eCall kompatibel sein.<ref>ERA GLONASS und eCall werden gemeinsam Menschenleben retten. RIA Novosti (deutsch); abgerufen am 15. Februar 2010.</ref>

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<ref name=":0" /> erreichen. Viele Hersteller von Ortungs- und Navigationsgeräten kombinieren die weltweiten Satellitensysteme GPS, Galileo, Beidou, QZSS (ergänzend) mit GLONASS.<ref name=":0" /><ref> Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen ().Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref><ref name=":0">Jürgen Vielmeier: In: ; ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen .Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref><ref>Peter Stelzel-Morawietz: ; ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar); abgerufen .Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref>

Siehe auch

• Liste der Navigationssatelliten

Literatur

• Bernhard Hofmann-Wellenhof, Herbert Lichtenegger, Elmar Wasle: GNSS Global Navigation Satellite Systems – GPS, GLONASS, Galileo & more. Springer, Wien 2007, ISBN 978-3-211-73012-6.
• A.I. Perow, W.N. Charissow (Hrsg.): GLONASS. Printsipy postroeniia i funktsionirovaniia. Radiotekhnika, Moskau 2010, ISBN 978-5-88070-251-0.

Weblinks

Commons: GLONASS – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Status der GLONASS-Konstellation
• aktuelle Abdeckung der Erdoberfläche mit GLONASS-Signalen
• Russland: Hightech für Putins Hund. sueddeutsche.de, 26. Dezember 2007 (GLONASS-Ortung für Putins Hund)

Einzelnachweise

<references responsive />

Vorlage:Klappleiste/Anfang Globale Systeme   Historisch:  Vereinigte Staaten Transit · SowjetunionDatei:Flag of the Soviet Union.svg Parus/Zikada   In Betrieb:  Vereinigte Staaten GPS  · Russland GLONASS · Europaische Union[[Hilfe:Cache|Fehler beim Thumbnail-Erstellen]]: Galileo · China Volksrepublik Beidou-3

Regionale Systeme und regionale Ergänzungssysteme   Historisch:  China Volksrepublik Beidou-1  In Betrieb:  Japan QZSS · IndienDatei:Flag of India.svg IRNSS

Unterstützende satellitenbasierte Systeme (SBAS)   In Betrieb:  Vereinigte Staaten WAAS · Japan MSAS · Europaische Union[[Hilfe:Cache|Fehler beim Thumbnail-Erstellen]]: EGNOS   IndienDatei:Flag of India.svg GAGAN · Japan QZSS-SAIF · Russland SDKM

Siehe auch   Liste der Navigationssatelliten Vorlage:Klappleiste/EndeVorlage:Klappleiste/Anfang Längstwelle:  Beta
Langwelle:  BPC | DCF77 | HBG | JJY | MSF | TDF | WWVB
Kurzwelle:  BPM | CHU | DIZ | RWM | WWV | WWVH | YVTO
Ultrakurzwelle:  RDS CT
Satellitennavigation:  GPS | GLONASS | BeiDou | Galileo Vorlage:Klappleiste/Ende