2026年北斗导航卫星更新维护操作对空间信号测距误差和单点定位影响分析

楚彬; 姜卫平; 李宸雨; 刘天骏; 刘洋; 陈华

doi:10.13203/j.whugis20260386

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2026年北斗导航卫星更新维护操作对空间信号测距误差和单点定位影响分析

大地测量学与测量工程 | 更新时间：2026-11-05

- 2026年北斗导航卫星更新维护操作对空间信号测距误差和单点定位影响分析
- Impact of BeiDou Navigation Satellite Update and Maintenance Operations in 2026 on Signal-in-Space Ranging Error and Single Point Positioning
- 武汉大学学报（信息科学版） 2026年51卷第10期页码：2092-2104
- 作者机构：
  
  1.武汉大学电子信息学院，湖北武汉，430072
  2.湖南省测绘科技研究所，湖南长沙，410007
  3.武汉大学卫星导航定位技术研究中心，湖北武汉，430079
  4.武汉大学测绘学院，湖北武汉，430079
  5.广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州，510060
- 作者简介：
  
  楚彬,博士生，主要从事高精度卫星导航与位置服务研究。chubin@whu.edu.cn
  姜卫平，博士，教授，中国工程院院士。wpjiang@whu.edu.cn
- 基金信息：
  
  湖南省自然科学基金(2024JJ8367);国家自然科学基金面上项目(42574030);国家自然科学基金青年项目(42404031);江苏省自然资源厅北斗导航定位重点实验室开放研究基金(KLBDS-K202501)
- DOI：10.13203/j.whugis20260386
  中图分类号： P228
- 收稿：2026-09-28，
  
  纸质出版：2026-10-05
- 稿件说明：
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楚彬,姜卫平,李宸雨，等.2026年北斗导航卫星更新维护操作对空间信号测距误差和单点定位影响分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(10):2092-2104.

CHU Bin,JIANG Weiping,LI Chenyu,et al.Impact of BeiDou Navigation Satellite Update and Maintenance Operations in 2026 on Signal-in-Space Ranging Error and Single Point Positioning[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(10):2092-2104.
楚彬,姜卫平,李宸雨，等.2026年北斗导航卫星更新维护操作对空间信号测距误差和单点定位影响分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(10):2092-2104. DOI：10.13203/j.whugis20260386

CHU Bin,JIANG Weiping,LI Chenyu,et al.Impact of BeiDou Navigation Satellite Update and Maintenance Operations in 2026 on Signal-in-Space Ranging Error and Single Point Positioning[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(10):2092-2104. DOI：10.13203/j.whugis20260386

摘要

为提升卫星导航系统服务性能和运行稳定性，导航卫星需要开展在轨的更新维护。然而，卫星在轨升级和维护可能会影响卫星广播轨道和钟差精度，进而影响空间信号质量和用户端定位的可靠性。对2026年4月北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system，BDS）部分倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星更新维护操作进行研究。基于2026年3月—6月的广播星历和全球分布的15个测站观测数据，采用武汉大学国际GNSS服务实时分析中心提供的快速精密轨道和精密钟差产品作为参考，系统分析了BDS更新维护对空间信号测距误差（signal-in-space ranging error，SISRE）、伪距单点定位（single point positioning，SPP）精度和位置精度因子（position dilution of precision，PDOP）的影响。结果表明，在更新维护前，卫星轨道误差和钟差误差整体稳定，轨道径向、切向、法向3个方向误差与钟差误差均方根（root mean square，RMS）分别为0.175 m、0.261 m、0.204 m与0.828 m；在更新维护时间段内，参与维护卫星广播星历钟差和轨道径向出现明显跳变，仅轨道SISRE升至1 m以上，综合SISRE受钟差异常影响出现数十米量级突增，其中C38和C44卫星峰值分别约为58 m和64 m。维护结束后，卫星的SISRE恢复至维护前的数值，约为0.75 m。此外，全球可见卫星数量和PDOP变化统计分析表明，由于部分BDS-2卫星退役，更新维护后全球平均可见BDS卫星数由11.61颗减少至9.64颗，平均减少约1.97颗；全球平均PDOP由1.92增大至2.13，平均增加约0.21。基于全球15个测站的SPP数据评估发现，BDS-3系统更新维护期间，定位性能出现阶段性下降，定位精度RMS由1.5 m变化到2.2 m，维护完成后，SPP定位精度恢复至正常水平。进一步深入分析2026年4月BDS-3卫星更新维护对SISRE及用户定位性能的影响，研究结果可为BDS-3系统运行状态分析、性能监测及其导航定位应用提供参考。

Abstract

Objectives

To improve service performance and operational stability

satellite navigation systems require in-orbit update and maintenance operations. However

such operations may affect the accuracy of broadcast orbits and clock offsets

thereby influencing signal-in-space quality and the reliability of user positioning. This study investigates the update and maintenance operations conducted in April 2026 for selected inclined geosynchronous orbit and medium earth orbit satellites of the BeiDou satellite navigation system (BDS).

Methods

Based on broadcast ephemerides from March to June 2026 and observations from 15 globally distributed stations

and using rapid precise orbit and clock products provided by the international GNSS service real-time analysis center at Wuhan University as references

we systematically evaluate the effects of BDS update and maintenance operations on signal-in-space ranging error (SISRE)

pseudorange single point positioning (SPP) accuracy

and position dilution of precision (PDOP).

Results

The results show that before the update and maintenance operations

satellite orbit and clock errors remained generally stable

with root mean square (RMS) of 0.175 m

0.261 m

and 0.204 m in the radial

along-track

and cross-track directions

respectively

and 0.828 m for clock errors. During the maintenance period

the maintained satellites exhibited pronounced jumps in broadcast clock offsets and radial orbit errors. The orbit-only SISRE increased to more than 1 m

while the combined SISRE showed sharp increases of several tens of metres due to clock anomalies

with peak values of approximately 58 m and 64 m for satellites C38 and C44

respectively. After the maintenance operations

the SISRE recovered to its pre-maintenance level

approximately 0.75 m.In addition

statistical analyses of the global number of visible satellites and PDOP indicate that

owing to the retirement of several BDS-2 satellites

the global mean number of visible BDS satellites decreased from 11.61 to 9.64 after the update and maintenance operations

with an average reduction of approximately 1.97 satellites. The global mean PDOP increased from 1.92 to 2.13

corresponding to an average increase of approximately 0.21. Evaluation of SPP results from 15 globally distributed stations further shows that BDS-3 positioning performance experienced a temporary degradation during the update and maintenance period

with the RMS positioning accuracy decreasing from 1.5 m to 2.2 m. After the maintenance operations were completed

SPP accuracy recovered to its normal level.

Conclusions

This study provides a detailed assessment of the effects of the April 2026 BDS-3 satellite update and maintenance operations on SISRE and user positioning performance

and offers a reference for BDS-3 operational status analysis

performance monitoring

and navigation applications.

关键词

Keywords

references

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