為了提高系統完全工作階段的效率和精度性能、增強系統工作的完善性，已經開始了GLONASS系統的現代化計劃。主要內容如下：
改善GLONASS與其它無線電系統的兼容性；改進衛星子系統；改進地面控制系統；配置養分子系統。
GLONASS采用頻分制，24顆衛星L1信號的總頻帶寬度為1602～1615.5±0.51MHz。顯然該頻段的高端頻率與傳統的射電天文頻段（1610.6～1613.8MHz）重疊。另外ITU WARC-92又決定將1016-1626.5MHz頻段分配給低地球軌道（LEO）移動通信衛星使用，因此要求GLONASS改變頻率，即讓出高端頻率。
1993年9月俄羅斯作出響應，決定在同一軌道面上相隔180°（即在地球相反兩側）的兩顆衛星使用同一頻道。于是，在仍保持頻分多址的情況下，系統總頻道數可減少一半，因而可讓出高端頻率。應該指出，在改頻計劃第Ⅰ和第Ⅱ階段，不排除在新發射的衛星上使用-7～+4中的頻道，并裝上濾除1610.6～1613.8MHz和在（第Ⅲ階段及其以后的發射衛星再裝上）1060～1670MHz的濾波器，以消除強的帶外干擾。此外，為了保持L2與L1的間隔，改頻計劃還包括對L2信號頻率（按L2/L1=7/9）作相應的改變。
在1996年12月的有關會議上，美國的代表要求俄羅斯加快實施GLONASS的改頻計劃，并希望俄羅斯能在2000年完成。而俄羅斯的代表仍堅持原計劃不能改變，因為改變計劃受到因此要升級衛星和其它設備的限制。解決GLONASS信號與其它電子系統相互干擾的另外一種有效辦法是使GLONASS象GPS那樣，使用碼分多址（CDMA），即所有衛星均采用相同的發射頻率，該頻率可以很接近GPS的或者就用GPS的頻率。這樣，兩個系統的兼容問題可大大改善，并使某些干擾問題降到最小。據報道，美國洛克韋爾公司決定協助俄羅斯改進GLONASS。其一是將GLONASS的頻率改為GPS的頻率，便于世界民用。此項計劃將耗資470萬美元。
從1990年起，俄羅斯就開始研制下一代改進型衛星，GLONASS-MⅠ，重約1480kg 。這種新型衛星將進一步改進星上原子鐘，提高頻率穩定度和系統的精度，更為重要的是它的工作壽命可以達到5年以上，這對確保GLONASS空間星座維持21-24顆工作衛星發射信號至關重要。1995年按計劃對GLONASS-MⅠ進行了全面的地面測試，并計劃在1996年第三季度進行首次這種衛星發射。這次發射將攜帶兩顆BlockⅡV衛星和一顆GLONASS-MⅠ衛星。以后MⅠ型衛星將作為替補衛星，一直用到2000年。
近期，俄羅斯正準備研制一種工作壽命可達7年的更大（其重約達2000kg）和功能更強的GLONASS-MⅡ型衛星。除了對星上子系統作重要改進外，還將增加星間數據通信和監視能力，因而可自主運行長達60天。MⅡ衛星還將發射第二個民用頻率，以便消除電離層對民用定位精度的影響。預計，這些MⅡ型衛星將在2000年以后發射。另外，GLONASS計劃的管理者正在考慮把未來空間星座衛星總數增至27顆，即在原每個軌道面上均布8顆工作衛星外，各軌道面上再增加1顆在軌備用衛星。
地面控制部分的改進
地面控制部分的改進包括改進控制中心；開發用于軌道監測和控制的現代化測量設備；改進控制站和控制中心之間的通信設備。這些改進項目完成后，可使星歷精度提高30-40%，可使導航信號相位同步的精度提高1～2倍（15ns），以及可降低偽距誤差中的電離層分量。
差分增強系統
為了進一步提高GLONASS的精度，以滿足三個類別的飛機精密進場/著陸的要求，俄羅斯正計劃開發以下三種差分增強系統。
（1）廣域差分系統（WADS）。它包括在俄羅斯境內建立3-5個WADS地面站，可為離站1500～2000km內的用戶提供5-15m的位置精度。
（2）區域差分系統（RADS）。在一個很大的區域上設置多個差分站和用于控制、通信和發射的設備。它可在離臺站400～600km的范圍內，為空中、海上、地面以及鐵路和測量用戶提供3-10m的位置精度。
（3）局域差分系統（LADS）。它采用載波相位測量校正偽距，可為離臺站40km以內的用戶提供10cm量級的位置精度。 LADS臺站可以是移動系統，還可能用地面小功率發射機--偽衛星來輔助。
另外，還制訂了一個更大范圍的包括獨聯體各國的統一的聯合國家分系統（UDS）。該系統預計在1998-2000年建成，屆時將為獨聯體的所有國家提供精密導航定位服務。
自2002年起，俄羅斯聯邦就開始著手研發建立GLONASS系統的衛星導航增強系統——差分校正和監測系統（SDCM）。SDCM將為GLONASS以及其他全球衛星導航系統提供性能強化，以滿足所需的高精確度及可靠性。和其他的衛星導航增強系統類似，SDCM也利用了差分定位的原理，該系統主要由3部分組成：差分校準和監測站、中央處理設施以及用來中繼差分校正信息的地球靜止衛星。
俄羅斯的SDCM增強系統的空間段由三顆GEO衛星——“射線”（Luch或Loutch）衛星組成，分別為Luch-5A、Luch-5B和Luch-4。“射線”衛星是蘇聯/俄羅斯民用數據中繼衛星系列，第一顆衛星“Luch-5A”，于2011年發射到西經16°的軌道位置，第二顆衛星“Luch-5B”，于2012年發射到東經95°的軌道位置。到了2014年，隨著第三顆衛星“Luch-4”發射到東經167°軌道位置，SDCM的空間段將部署完成。
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