1960年晚些時候，俄羅斯軍方確認需要一個衛星無線電導航系統(SRNS))用于規劃中的新一代彈道導彈的精確導引。當時已有的Tsiklon衛星導航系統接收站需要好幾分鐘的觀測才能確定一個位置，因此不能達到導航定位的目的。1968-1969年，國防部、科學院和海軍的一些研究所聯合起來要為海、陸、空、天武裝力量建立一個單一的解決方案。
1970年這個系統的需求文件編制完成。進一步研究之后，在1976年，前蘇聯頒布法令建立GLONASS。GLONASS衛星星座基本上一直處于降效運行狀態，只有8顆衛星是全功能工作的。
格洛納斯項目是蘇聯在1976年啟動的項目，格洛納斯系統將使用24顆衛星實現全球定位服務，可提供高精度的三維空間和速度信息，也提供授時服務。按照設計，格洛納斯星座衛星由中軌道的24顆衛星組成，包括21顆工作星和3顆備份星，分布于3個圓形軌道面上，軌道高度19100千米，傾角64.8°。和GPS系統不同，格洛納斯系統使用頻分多址(FDMA)的方式，每顆格洛納斯衛星廣播兩種信號，L1和L2信號。具體地說，頻率分別為L1=1602+0.5625*k(MHz)和L2=1246+0.4375*k(MHz)，其中 k為1～24為每顆衛星的頻率編號，同一顆衛星滿足L1/L2=9/7。格洛納斯系統設計定位精度為在95%的概率條件下，水平向為100米，垂直向為150米。
目前，格洛納斯的定位精度有了很大提高，dL = 0.6m，dB = 2.1m，dH = 6.6m， HDOP = 0.9， PDOP = 1.9，GDOP = 2.2，："短命"的格洛納斯衛星1982年至1985年間，發射了3顆模擬星和18顆原型衛星用作測試。由于蘇聯的衛星和電子設計水平和美國有很大差距，蘇聯這些測試衛星設計壽命只有一年，真實的平均在軌壽命也只有14個月。格洛納斯系統1985年開始正式建設，1985~1986年，6顆真正的格洛納斯衛星被發射升空，這些衛星對比原型衛星改進了授時和頻率標準，增強了頻率的穩定性，不過它們的壽命仍然不佳，只有大約16個月的平均壽命。此后又發射了繼續改進的12顆衛星，不過一半的衛星由于發射事故損失了，這些新衛星設計壽命2年，實際平均壽命是22個月。
這樣到了1987年，格洛納斯系統共計發射了包括早期原型衛星在內的30顆衛星，在軌可用衛星9顆，前景一片光明。1988年開始發射的衛星是進一步改進的版本，這個版本在現在一般稱為格洛納斯衛星。這些衛星重量1400千克，采用三軸穩定技術和精密銫原子鐘，設計壽命進一步提高到3年，在1988年到2000年間這個版本的格洛納斯衛星發射了54顆之多。這些衛星都是在拜科努爾發射中心使用質子火箭以一箭三星的方式發射入軌的。
俄羅斯并于1990年5月和1991年4月兩次公布GLONASS的ICD，為GLONASS的廣泛應用提供了方便。GLONASS的公開化，打破了美國對衛星導航獨家經營的局面。。俄羅斯90年代曾經制定過一個GLONASS星座漸進增強計劃，企圖在2001年開始有12顆全功能工作的衛星，但根據最新情報，目前仍然只有8顆全功能工作的衛星。1995年俄羅斯耗資30多億美元，完成了GLONASS導航衛星星座的組網工作。它也由24顆衛星組成，原理和方案都與GPS類似，不過，其24顆衛星分布在3個軌道平面上，這3個軌道平面兩兩相隔120°，同平面內的衛星之間相隔45°。每顆衛星都在19100千米高、64.8°傾角的軌道上運行，軌道周期為11小時15分鐘。地面控制部分全部都在俄羅斯領土境內。俄羅斯自稱，多功能的GLONASS系統定位精度可達1米，速度誤差僅為15厘米/秒。如果必要，該系統還可用來為精確打擊武器制導。
專家認為，當這個系統的衛星達到18顆時，GLONASS便可發揮導航定位功能；當衛星總數達24顆時，其導航范圍可覆蓋整個地球表面和近地空間。屆時，GLONASS系統的用戶便可不間斷地獲得地面、水面、天空、近地空間內相關物體的準確坐標信息。按照計劃，俄將于2006年之前將該系統的24顆衛星全部部署完畢。
2003年9月24日，是俄聯邦政府正式宣布俄羅斯GLONASS系統開始服役的十周年紀念日。事實上，GLONASS在1993年只是具備了初始作戰能力。直到1995年末1996年初GLONASS才真正實現了完整星座的部署。GLONASS的第一顆衛星是1982年發射入軌的，同年還發射了兩顆同軌道(19100千米)的Etalon geodetic衛星，對規劃的高度和傾角的地球引力場特性進行全面表征。原計劃1991年建成完整的工作系統。
GLONASS的工作衛星有21顆，分布在3個軌道平面上，同時有三顆備份星。這三個軌道平面兩兩相隔120度，同平面內的衛星之間相隔45度。每顆衛星都在19100千米高、64.8度傾角的軌道上運行。每顆衛星需要11小時15分鐘完成一個軌道周期。
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