卫星轨道计

卫星轨道计算

1.轨道根数

如果知道卫星的轨道根数，可以根据它们求出卫星在任一时刻的位置。

1．1 开普勒六参数

卫星的轨道根数包括六个积分常数，如图1，包括，a为轨道长半轴；e为轨道偏心率；i 为卫星运动轨道面与赤道面的夹角；Ω为卫星轨道升交点N的赤道经度(自春分点算起)；ω为轨道近地点极角，即轨道平面内升交点到近地点的角度；ζ为卫星过近地点时刻

1. 轨道半长轴，是椭圆长轴的一半。

2. 轨道偏心率，也就是椭圆两焦点的距离和长轴比值。

3. 轨道倾角，这个是轨道平面和地球赤道平面的夹角。对于位于赤道上空的同步静止卫星来说，倾角就是0。

4. 升交点赤经：卫星从南半球运行到北半球时穿过赤道的那一点叫升交点。这个点和春分点对于地心的张角称为升交点赤经。

5. 近地点幅角：这是近地点和升交点对地心的张角。

6. 过近地点时刻：卫星位置随时间的变化需要一个初值。

其中i、Ω、ω决定卫星轨道平面和长轴在空间的位置，而a、e、ζ可求出卫星在任何时刻在轨道上的位置。

1．2 TLE卫星星历

TLE两行根数格式如下：

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

1 NNNNNU NNNNNAAA NNNNN.NNNNNNNN +.NNNNNNNN +NNNNN-N +NNNNN-N N NNNNN

2 NNNNN NNN.NNNN NNN.NNNN NNNNNNN NNN.NNNN NNN.NNNN NN.NNNNNNNNNNNNNN

以国际空间站为例

ISS (ZARYA)

1 25544U 98067A 06052.34767361.00013949 00000-0 97127-4 0 3934

2 25544 051.6421 063.2734 0007415 308.626

3 249.9177 15.74668600414901

（1）第0行

第0行是一个最长为24个字符的卫星通用名称，由卫星所在国籍的卫星公司命名，如SINOSAT 3。卫星通用名称与NORAD编号、国际编号都是卫星识别编码。

（2）行号

行号是卫星星历的序列号，如第1行或第2行。

（3）NORAD卫星编号

NORAD卫星编号，又称为NASA编号，SCC编号，是NORAD特别建立的卫星编号，每一个太空飞行器都被赋予唯一的NORAD卫星编号。

NORAD卫星编号由五位数的卫星识别码组成，每一位数都有特定的含义。

如“鑫诺3号”卫星的NORAD卫星编号为31577；遥感2号（YAOGAN 2）卫星的NORAD卫星编号为31490；“长征3号甲”（CZ-3A）为31578。

（4）秘密级别

卫星星历的秘密级别，分为3个的级别，分别用一个字符来表示：

①U 非保密的

②C 机密的

③S 绝密的

（5）国际编号

国际编号是全世界国家使用的一种卫星标识方法，前两位是发射年份，后面是在这一年的发射序号。

如“鑫诺3号”卫星的国际编号是07021A。

“07”表示“鑫诺3号”卫星的发射年份2007年；

“021”表示2007年国际编号的第21次发射；

“A”表示是第一次。按照国际编号规则，如果一次发射多颗卫星，使用26个英文字母排序，按照A、B、C、D的顺序排列为每个卫星编号；如果超过了26个编号，则使用两位字母，如AA、AB、AC编号。

（6）TLE历时

世界标准时间（UTC，Universal Time/Temps Cordonne），又称为协调世界时。

UTC是从英国国际时间和法国协调时间演变而来。UTC是以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。

UTC使用纪元年的后两位，以及用一个十进制小数表示的一年中的第几日和日中的小数部分。

TLE历时使用UTC，指出了飞行体在确定的平近点离角的最精确的UTC时间。

如“鑫诺3号”卫星的TLE历时为07169.62576014。

“07”表示2007年；

“169.62576014”表示2007年的第169.62576014日。换算成精确的U.T.C.时间为2007年6月18日02时10分56秒。

（7）平均运动的一阶时间导数

平均运动的一阶时间导数作为一个平均运动的漂移参数，用来计算每一天平均运动的变化带来的轨道漂移，提供给轨道计算软件预测卫星的位置。两行式轨道数据使用这个数据校准卫星的位置。

（8）平均运动的二阶时间导数

平均运动的二阶时间导数作为一个平均运动的漂移参数，用来计算每一天平均运动的变化带来的轨道漂移，提供给轨道计算软件预测卫星的位置。

（9）BSTAR拖调制系数(地球半径的倒数)

BSTAR拖调制系数，采用十进制小数，适用GP4一般摄动理论的情况下、BSTAR大气阻力这一项，除此之外为辐射压系数。

BSTAR拖调制系数的单位是1/（地球半径）。

（10）美国空军空间指挥中心内部使用

美国空军空间指挥中心内部使用的为1；美国空军空间指挥中心以外公开使用标识为0。（11）星历编号

星历编号是TLE数据按新发现卫星的先后顺序的编号。当一个卫星生成了一套新的TLE数据。在新的TLE数据中，新发现卫星的星历编号按顺序排列，每个数字代表一定意义。如“鑫诺3号”卫星的星历编号为444。

（12）校验和

校验和是指这一行的所有非数字字符，按照“字母、空格、句点、正号=0；负号=1”的规则换算成0和1后，将这一行中原来的全部数字加起来，以10为模计算后所得的和。

校验和可以检查出90%的数据存储或传送错误。按十进制加起来的个位数字的校验和，用于精确纠正误差。