Zur Nutzung des russischen Satellitensystems GLONASS für die Positionierung und Navigation

Satellite navigation systems have not only revolutionized navigation, but also geodetic positioning. By means of satellite range measurements, positioning accuracies became available that were previously unknown, especially for long baselines. This has long been documented for applications of GPS, the American Global Positioning System. Besides this, there is the Russian Global Navigation Satellite Sys-tem GLONASS. Comparable to GPS from the technical point of view, it is suffering under the economic decline of the Russian Federation, which prevents it from drawing the attention it deserves. Due to the similarities of GPS and GLONASS, both systems may also be used in combined ap-plications. However, since both systems are not entirely compatible to each other, first a number of inter-operability issues have to be solved. Besides receiver hardware issues, these are mainly the differ-ences in coordinate and time reference frames. For both issues, proposed solutions are provided. For the elimination of differences in coordinate reference frames, possible coordinate transformations are introduced, determined using both a conventional and an innovative approach. Another important topic in the usage of GLONASS for high-precision applications is the fact that GLONASS satellites are distinguished by slightly different carrier frequencies instead of different PRN codes. This results in complications, when applying double difference carrier phase measurements to position determination the way it is often done with GPS. To overcome these difficulties and make use of GLONASS double difference carrier phase measurements for positioning, a new mathematical model for double difference carrier phase observations has been developed. These solutions have been implemented in a GLONASS and combined GPS/GLONASS processing software package.Satelliten-Navigationssysteme haben nicht nur die Navigation, sondern auch die geodätische Positionsbestimmung revolutioniert. Mit Hilfe von Entfernungsmessungen zu Satelliten wurden vorher nicht gekannte Genauigkeiten in der Positionierung verfügbar. Für Anwendungen des amerikanischen GPS Global Positioning System ist dies schon lange dokumentiert. Daneben gibt es das russische Global Navigation Satellite System GLONASS. Vom technischen Standpunkt her vergleichbar zu GPS, leidet es unter dem wirtschaftlichen Niedergang der Russischen Föderation und erhält deswegen nicht die Aufmerksamkeit, die es verdient. Aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen GPS und GLONASS können beide System auch gemeinsam in kombinierten Anwendungen genutzt werden. Da beide System jedoch nicht vollständig zueinander kompatibel sind, müssen vorher noch einige Fragen der gemeinsamen Nutzung geklärt werden. Neben Fragen der Empfänger-Hardware sind dies hauptsächlich die Unterschiede in den Koordinaten- und Zeit-Bezugssystemen. Für beide Punkte wurden Lösungen vorgeschlagen. Um die Unterschiede in den Koordinaten-Bezugssystemen auszuräumen, werden mögliche Koordinatentransformationen vorgestellt. Diese wurden sowohl über einen konventionellen als auch mit einem innovativen Ansatz bestimmt. Ein anderer wichtiger Punkt in der Nutzung von GLONASS für hochpräzise Anwendungen ist die Tatsache, daß sich GLONASS-Satelliten durch die leicht unterschiedlichen Trägerfrequenzen ihrer Signale unterscheiden, und nicht durch unterschiedliche PRN-Codes. Dies bringt Komplikationen mit sich bei der Anwendung doppelt-differenzierter Trägerphasenmessungen, wie sie bei GPS häufig verwendet werden. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden und auch doppelt differenzierte GLONASS-Trägerphasenmessungen für die Positionsbestimmung verwenden zu können, wurde ein neues mathematisches Modell der Doppeldifferenz-Phasenbeobachtungen hergeleitet. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden in einem Software-Paket zur Prozessierung von GLONASS und kombinierten GPS/GLONASS Beobachtungen implementiert