卫星轨道计算 [文档在线提供]
卫星轨道计算课件
04
道的定分 析
哈里斯方法
哈里斯方法是一种用于分析非线性动力系统稳定性的数值 方法。在卫星轨道稳定性分析中，哈里斯方法可用于研究 卫星轨道在受到扰动后的稳定性。
该方法通过计算系统的奇异值来确定系统的稳定性，奇异 值越小，系统越稳定。通过比较不同扰动下的奇异值，可 以评估卫星轨道的稳定性。
李雅普诺夫指数方法
优点 适用于各种复杂轨道和扰动，计算速度快。
缺点 需要选择合适的积分方法和步长，对初值敏感。
03
道的力学型
万有引力
万有引力是影响卫星轨道的主要因素 之一，它使得卫星受到地球的吸引， 产生向心加速度，维持卫星在轨道上 运行。
万有引力的大小与两个物体的质量成 正比，与它们之间的距离的平方成反 比，遵循万有引力定律。
数值模拟方法
数值模拟方法是一种通过数值计算来 模拟动态系统行为的方法。在卫星轨 道稳定性分析中，数值模拟方法可用 于模拟卫星轨道在受到扰动后的演化 过程。
VS
通过数值模拟，可以观察卫星轨道在 不同扰动下的变化情况，从而评估卫 星轨道的稳定性。数值模拟方法还可 以用于预测卫星轨道未来的演化趋势， 为卫星轨道设计和优化提供参考。
优点
直观易懂，适用于简单轨 道分析。
缺点
对于复杂轨道和实时计算 不太适用。
动力法
定义
动力法考虑地球引力、太阳辐射 压和其他天体引力扰动等动力因
素，模拟卫星运动。
优点
能够处理复杂扰动，适用于长期轨 道预测。
缺点
计算量大，需要高精度数值方法。
数值法
1 2 3
定义 数值法采用数值积分方法，对卫星运动方程进行 积分求解。
详细描述
无线电观测是一种常用的卫星轨道观测方法，通过接收卫星发射的无线电信号，测量卫星轨道参数，具有全天候、 全天时的特点，但测量精度受信号质量影响较大。
《卫星轨道计算》课件
判据种类
包括周期性判据、频率分析判据、Lyapunov指数判据等。
判据应用
用于预测卫星轨道的变化趋势，评估卫星轨道的寿命。
卫星轨道的摄动分析
摄动定义
01
摄动是指卫星轨道受到外部因素的干扰，导致其偏离理想轨迹
的现象。
摄动分类
02
包括地球非球形摄动、大气阻力摄动、太阳辐射压摄动等。
《卫星轨道计算》ppt课件
目录
• 卫星轨道计算概述 • 卫星轨道的数学模型 • 卫星轨道的力学模型 • 卫星轨道的稳定性分析 • 卫星轨道的观测与测量 • 卫星轨道计算的应用与发展
01
卫星轨道计算概述
卫星轨道的基本概念
01
02
03
卫星轨道
指卫星在空间运行的路径 ，由地球引力、太阳辐射 压和其他天体引力作用维 持。
时间测量
通过测量卫星与地面站之间的 时间差来确定卫星位置。
雷达干涉测量
利用雷达信号干涉原理进行高 精度测量。
星间测量
利用卫星之间的信号传输和干 涉进行高精度测量。
卫星轨道的校准与修正
校准
使用已知精确的卫星轨道数据对观测 数据进行校准，以提高精度。
修正
根据观测数据和计算结果对卫星轨道 进行修正，以实现实时更新。
牛顿万有引力定律
总结词
描述了物体之间的万有引力关系，是卫星轨道计算的基础。
详细描述
牛顿万有引力定律指出任何两个物体都相互吸引，引力的大 小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反 比。对于卫星轨道计算，地球对卫星的引力是决定卫星运动 轨迹的关键因素。
地球的引力扰动
总结词
测绘技术中的导航卫星轨道参数计算方法
测绘技术中的导航卫星轨道参数计算方法导航卫星轨道参数计算是测绘技术中的重要环节，它为全球定位系统（GPS）、北斗导航系统、伽利略导航系统等提供了精准的卫星定位和导航服务。
在这篇文章中，我将介绍测绘技术中常用的导航卫星轨道参数计算方法。
我国的北斗导航系统是目前世界上发展最为迅猛的卫星导航系统之一。
为了保证北斗卫星系统的精准定位和导航能力，需要准确计算卫星的轨道参数。
在测绘技术中，常用的导航卫星轨道参数计算方法有“数值积分法”和“天文方法”。
数值积分法是导航卫星轨道参数计算中常用的一种方法。
它基于牛顿第二定律和万有引力定律，通过对卫星的运动轨迹进行数值计算来得到卫星的位置和速度。
数值积分法的优点是计算结果准确，适用范围广。
但是，它的计算过程比较复杂，需要大量的计算资源和时间。
另一种常用的导航卫星轨道参数计算方法是“天文方法”。
天文方法是通过观测卫星在天空中的位置和运动轨迹，利用天文学的知识和方法来计算导航卫星的轨道参数。
天文方法的优点是计算过程相对简单，无需大量的计算资源。
然而，它的准确度受到观测条件和天气等因素的限制，可能存在一定的误差。
除了这两种方法外，还有其他一些导航卫星轨道参数计算方法被广泛应用于测绘技术中。
例如，基于差分定位技术的轨道参数计算方法可以通过对接收机接收到的卫星信号进行处理，进而计算出卫星的轨道参数。
这种方法的优点是计算过程简单快捷，适用于现场实时测量。
此外，还有一些高级的计算方法被应用于导航卫星轨道参数的计算中。
比如，卡尔曼滤波方法、最小二乘法和粒子滤波方法等。
这些方法通过对测量值和预测值进行迭代运算，逐步优化计算结果，提高了轨道参数计算的精度和稳定性。
当然，这些方法的计算过程相对复杂，需要较高的专业知识和技术。
综上所述，导航卫星轨道参数计算是测绘技术中不可或缺的一环。
不同的计算方法各有优劣，适用于不同的应用场景。
如何选择合适的方法，并在实际应用中准确计算出导航卫星的轨道参数，是测绘技术工作者需要不断探索和研究的课题。
2-2卫星运动轨道及卫星位置计算new.
精度
时间间隔
卫星位置计算方法
预报星历
低
2h 15min
用轨道参数来计算
后处理星历
高
插值
轨道坐标系转换为天球坐标系
• 第一步：绕X’轴顺转角度i，以使Z’轴和Z轴重合 • 第二步：绕Z轴顺转角度Ω ，以使X’轴和X轴重合
x x0 y R R i y 1 0 3 z z0 cos sin 01 R1 i 0 cos i sin i 0 sin i cos i
Es M s es sin Es
Es 0 M s Es1 M s es sin Es 0 Es 2 M s es sin Es1 Esn M s es sin Es n 1
真近点角的计算
as cos Es r cos f s as es a cos f s s cos Es es r cos Es es cos f s 1 e cos E s s 2 1 e s sin Es sin f s 1 e cos E s s
– ftp:///pub/gps/gpsdata – ftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/ – ftp:///pub/product/
精密星历文件示例
区别
星历类型
获取方法 由导航电文实 时地得到 事后由第三方 提供
预报星历
• 预报星历，是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传 递给用户的，用户接收机接收到这些信号，经过解码便可 获得所需要的卫星星历，所以这种星历也叫做广播星历。 • 广播星历参数：共有16个，其中包括1个参考时刻，6个对 应参考时刻的开普勒轨道根数和9个反映摄动力影响的参 数。这些参数通过GPS卫星导航电文传递给用户。每两个 小时更新一次；目前广播星历所给出卫星的点位中误差为 5-7m。
卫星轨道计算范文
卫星轨道计算范文卫星轨道计算在航天领域中是非常重要的一个任务，它用来确定卫星在空间中的运动路径，以便能够精确地控制卫星的运动。
这种计算涉及到很多复杂的数学和物理理论，下面我将详细介绍卫星轨道计算的一些基本原理和方法。
卫星轨道计算主要涉及到三个关键的概念：卫星的位置、速度和加速度。
卫星的位置可以用三个坐标来表示，通常是在一个以地球为中心的坐标系中。
速度是指卫星在空间中的运动速率，而加速度则是指卫星受到的外力或加速度的大小和方向。
在卫星轨道计算中，采用的最常见的力学模型是开普勒模型。
开普勒模型是根据牛顿的引力定律和开普勒定律建立的，它假设卫星和地球之间只有引力相互作用，并忽略了其他影响因素。
根据开普勒模型，卫星在椭圆轨道上运动，地球位于椭圆的一个焦点上。
卫星轨道的计算可以使用一系列的数学公式来完成。
其中最重要的公式是开普勒运动定律，它可以用来计算卫星在椭圆轨道上的位置和速度。
这个公式可以使用卫星的初始位置、速度和时间来计算卫星的最终位置和速度。
具体的计算方法可以通过数值计算或解析计算来实现。
卫星轨道计算还涉及到一些其他的因素，例如大气阻力、太阳辐射压力、地球潮汐等。
这些因素可以对卫星的轨道产生影响，因此在计算卫星轨道时需要考虑进去。
这些影响因素可以通过建立更复杂的力学模型和数值模拟来进行计算。
最后，卫星轨道计算还需要考虑到卫星的控制和修正。
由于外界的因素或控制系统的误差，卫星的实际轨道可能会与计算的轨道有所偏差。
因此，卫星轨道计算需要进行实时监测和修正，以确保卫星能够按照预定的轨道进行运行。
总之，卫星轨道计算是航天领域中非常重要的一个任务，它涉及到许多复杂的数学和物理理论。
通过合理的轨道计算，可以确保卫星能够按照预定的轨道进行运行，从而实现各种航天任务的顺利进行。
卫星轨道动力学数值计算
卫星轨道动⼒学数值计算⽬录1星历计算的时间和坐标系统 (2)1.1 有关的时间系统与坐标系统 (2)1.1.1 时间系统及其换算 (2)1.1.2 坐标系统及其换算 (4)1.2 计算单位和有关常数 (7)2 轨道动⼒学计算的基本数学模型 (12)2.1 ⼆体问题 (12)2.2 地球⾮球形引⼒摄动 (12)2.3 ⽇、⽉摄动 (15)2.4 太阳直接辐射压摄动 (16)2.5 地球固体潮摄动 (19)2.6 ⼤⽓阻⼒摄动 (19)2.7 Y轴偏差加速度摄动 (20)2.8 巡航姿态控制动⼒摄动 (20)2.9 其它摄动影响 (21)附录：⽇⽉位置计算 (21)3 轨道计算⽅法 (24)3.1 Runge_Kutta积分法 (24)3.2 Adams_Cowell积分 (25)3.3 轨道计算 (27)3.4 星历的快速插值 (28)4 轨道根数与位置⽮量、速度⽮量的关系 (32)4.1 由位置⽮量和速度⽮量计算轨道根数 (32)4.2 由轨道根数计算位置⽮量和速度⽮量 (33)1星历计算的时间和坐标系统1.1 有关的时间系统与坐标系统轨道计算过程重要涉及到不同的时间系统和坐标系统，下⾯将空间战场环境系统中所涉及到的时间系统和坐标系统进⾏定义，并说明各系统之间的相互关系。
⼀般情况下，仿真系统采⽤的是TDT 时间系统和J2000地⼼惯性坐标系。
1.1.1 时间系统及其换算在轨道计算中，时间是独⽴变量。
但是，在计算不同的物理量时，却使⽤不同的时间系统。
例如：在计算恒星时⽤世界时UT1；定位解算时采⽤GPS 时GPST ；岁差和章动量的计算采⽤TDB 时等。
所以必须清楚各时间系统的定义和各时间系统之间的转换，下⾯给出各种时间系统的定义及它们之间的转换公式。
格林尼治恒星时格林尼治恒星时为春分点对格林尼治平天⽂⼦午⾯的时⾓。
由于岁差、章动原因，它由格林尼治真恒星时（GAST ）和平恒星时（GMST ）之分。
GPS卫星轨道的理论和计算
GPS卫星轨道的理论和计算1.引言GPS全球定位系统是一种利用卫星定位技术实现精确定位和时间同步的全球导航卫星系统，由美国的军方开发，目前已经向全世界开放。
其中，GPS卫星是实现GPS定位的核心部分，而卫星的轨道是卫星运动的基础，也是GPS定位的重要参考基准。
2. GPS卫星轨道的理论GPS卫星运动的物理过程与地球引力和旋转的运动规律密切相关。
GPS卫星的轨道通常是圆形或近似圆形的，但在现实世界中，卫星的轨道呈现为稍微不规则的椭圆形。
GPS卫星成功运行的关键在于，卫星轨道的参数设定和运行稳定性的维持，这些问题都需要靠严密的理论计算处理。
2.1 GPS卫星轨道的类型GPS卫星轨道主要分为两类：中心天球和地球中心。
中心天球轨道不考虑地球的自转和引力等因素，只以恒星为参照物，将GPS卫星的轨道作为一个运行的天体，根据行星运动学的定义和理论计算出卫星的运行轨迹。
而地球中心轨道则更加复杂，它不仅需要考虑恒星引力，还要包括地球引力、地球自转引起的离心效应等因素，这些因素对于卫星的轨迹有着较大的影响。
2.2 GPS卫星轨道计算方法GPS卫星轨道的计算方法比较复杂，需要使用天文学和航空航天学等多个领域的相关知识。
目前，根据GPS卫星运行的特点，卫星轨道的计算主要分为以下两种方法。
2.2.1 斯塔克-德鲁瑟方法斯塔克-德鲁瑟方法也称为SDP4算法，它是一种常用的GPS卫星轨道计算方法。
该方法通过外推算法预测卫星位置，并在每个预报周期内根据实际观测数据进行校正。
SDP4方法的优点是速度快，精度较高，但在某些情况下可能会出现误差。
2.2.2 数值积分方法数值积分方法是一种更加精确的GPS卫星轨道计算方法，它可以模拟卫星运动在地球引力和自转等因素的影响下的完整轨迹。
该方法的优点在于精确度很高，但计算量较大，需要进行多次迭代计算。
3. GPS卫星轨道计算案例以GPS卫星PRN25为例，我们来看看如何进行轨道计算。
3.1 基本信息卫星编号：PRN25发射时间：1987年6月10日升轨期：20分钟轨道高度：20200公里3.2 计算过程我们可以通过卫星计算软件，填入卫星的基本信息，以及需要预测的时间和卫星位置，进行轨道计算。
卫星轨道计算
④ 离
⑤ 卫星与地球质心的几何距离为：
3.卫星轨道计算
3.2 开普勒方程
① 开普勒第三定律可表示为：
② 假定为 点角：
卫星通过近地点A的时刻，对应t 时刻的平近
3.卫星轨道计算
3.2 开普勒方程
③ 对应任意t 时刻的开普勒方程可描述为：
④ 于是，可得到真近点角f 可表示为：
4.卫星坐标计算算法步骤
4.2 重要MATLAB函数说明
（三）计算卫星位置模块 （1）读观测值文件（*.o文件）函数 在求解卫星位置时，第一需要利用o文件中每个历元 的历元时刻t。在计算某时刻卫星位置时，这里的某时刻便 是o文件历元时刻t。第二需要利用读取的每个历元不同的
卫星PRN号。根据PRN号和历元时刻 t 在广播星历n文件中
单位为弧度，是由于摄动力而引起的改正项。
4.卫星坐标计算算法步骤
4.1 算法
① 计算卫星运行的平均角速度 n
② 计算归化时间
4.卫星坐标计算算法步骤
4.1 算法
③ 观测时刻卫星平近点角 的计算
④ 计算偏近点角
⑤ 真近点角
的计算
4.卫星坐标计算算法步骤
4.1 算法
⑥ 升交距角 的计算
⑦ 摄动改正项
计算卫星位置。
4.卫星坐标计算算法步骤
4.2 重要MATLAB函数说明
（3）dt = check_t(time) time—儒略日； 返回值—修复后的儒略日。 （4）X = satpos(tx_GPS, Eph(:,k)) tx_GPS—上节所述的归化时间，用儒略日表示的； Eph(:,k)—Eph星历矩阵中的某一列数据； 返回值—卫星在地心地固坐标系中坐标。
1.开普勒定律
第5章卫星轨道计算
第5章卫星轨道计算卫星轨道计算是卫星技术中非常重要的一部分，涉及到卫星的运行轨迹、轨道参数等内容。
在进行卫星轨道计算时，需要考虑多种因素，如地球引力、卫星自身推进力等，以保证卫星能够按照预定的轨道运行。
本文将介绍卫星轨道计算的基本原理和方法，并举例说明。
首先，需要明确卫星轨道计算的基本参数。
常用的卫星轨道参数有轨道高度、轨道倾角、轨道周期等。
轨道高度指的是卫星轨道与地球表面的最短距离，单位一般为千米。
轨道倾角则表示卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角，单位为度。
轨道周期是指卫星绕地球运行一周所需的时间，单位为分钟。
这些参数的计算是卫星轨道计算的基础。
其次，卫星轨道计算需要考虑地球引力的影响。
地球引力是卫星运行的主要力量之一，它会使卫星向地球中心方向做受力运动。
因此，在进行卫星轨道计算时，需要将地球引力的作用考虑进去。
具体来说，可以使用开普勒定律和牛顿第二定律来计算卫星的轨道。
开普勒定律是描述行星运动的基本定律之一，也适用于卫星的轨道运动。
根据开普勒第一定律，卫星绕地球的轨道是一个椭圆，地球位于椭圆焦点之一、根据开普勒第二定律，卫星在轨道上的相等时间内，扫过的面积是相等的。
根据开普勒第三定律，卫星绕地球的周期和轨道半长轴之间存在一个数学关系。
牛顿第二定律则是描述物体运动的基本定律之一，也适用于卫星的轨道运动。
牛顿第二定律指出，物体的受力与加速度成正比，与物体的质量成反比。
因此，在进行卫星轨道计算时，可以根据牛顿第二定律，计算卫星受力情况，从而推算出卫星的轨道运动。
卫星轨道计算的具体方法有多种，其中一种常用的方法是数值计算方法。
这种方法通过将轨道问题转换为数值求解的问题，使用计算机进行计算。
具体来说，可以使用微分方程数值解的方法，结合卫星的初始条件，通过迭代计算获得卫星的轨道。
这种方法可以较为准确地计算出卫星的轨道，适用于复杂的轨道计算问题。
综上所述，卫星轨道计算是卫星技术中非常重要的一部分，涉及到卫星的运行轨迹、轨道参数等内容。
卫星轨道高度速度计算公式
卫星轨道高度速度计算公式卫星是人类利用航天技术将人造物体送入地球轨道或其他天体轨道的一种人造天体。
卫星通常用于通信、导航、气象监测、科学研究等领域。
在卫星的设计和运行过程中，计算卫星轨道高度和速度是非常重要的一部分。
本文将介绍卫星轨道高度速度计算公式，并探讨其在卫星设计和运行中的应用。
卫星轨道高度速度计算公式是由牛顿引力定律和圆周运动定律推导而来的。
在地球的引力作用下，卫星绕地球运动。
根据牛顿引力定律，地球对卫星的引力与卫星的质量和地球的质量成正比，与卫星与地球的距离的平方成反比。
根据圆周运动定律，卫星绕地球运动的加速度与卫星的速度的平方和卫星与地球的距离成反比。
综合考虑这两个定律，可以得到卫星轨道高度速度计算公式。
首先，我们来推导卫星轨道高度速度计算公式。
假设卫星质量为m，地球质量为M，卫星与地球的距离为r，卫星的速度为v。
根据牛顿引力定律，地球对卫星的引力F可以表示为：F =G M m / r^2。
其中，G为万有引力常数。
根据牛顿第二定律，卫星的加速度a可以表示为：a = F / m = G M / r^2。
根据圆周运动定律，卫星的加速度a与卫星的速度v和卫星与地球的距离r之间的关系为：a = v^2 / r。
将上述两个式子联立，可以得到卫星轨道高度速度计算公式：v = sqrt(G M / r)。
这就是卫星轨道高度速度计算公式。
根据这个公式，我们可以通过已知的地球质量和卫星与地球的距离来计算卫星所需的速度。
同时，通过这个公式，我们也可以计算出卫星所需的轨道高度。
在卫星设计和运行中，卫星轨道高度速度计算公式有着重要的应用。
首先，对于通信卫星和气象卫星等需要稳定轨道的卫星来说，确定合适的轨道高度和速度是非常重要的。
通过卫星轨道高度速度计算公式，工程师可以根据卫星的任务需求和地球的引力场来确定卫星的轨道参数，从而保证卫星能够稳定运行并完成其任务。
其次，对于导航卫星来说，合适的轨道高度和速度也是至关重要的。
地球同步卫星及其轨道计算
1 地球同步卫星及其轨道
在万有引力作用下, 如果把地球与人造卫星简 化为两个质点作为二体问题来考虑, 那么, 人造卫 星的轨道方程和运行速度可表述如下〔1〕
r=
1+
P ecos f
( 1)
v2=
L
(
2 r
-
1 a
)
( 2)
其中
P = a ( 1- e2)
( 3)
收稿日期: 1999-03-02 第一作者: 男, 1962 年生, 副教授
2 地球同步卫星的发射与变轨
地球同步卫星是位于地道上空的高轨卫星, 而 卫星发射点的地理位置又不一定就在赤道上, 故其 发射过程远较低轨卫星为复杂, 而且在卫星发射前, 需在本体上装一远地点发动机 ( apog ee m ot or) 以备 变轨之用。
卫星发射过程如图 1 所示。通常, 先由附带的 四支固体助推器在偏东方向上, 将火箭本体推送升
度 v 是表示卫星在轨道上的运行速度而不是地面发
射速度。
地球同步卫星是在赤道上空绕地球运行的角速 度等于地球自转角速度的卫星。因此, 卫星相对地 球而言, 是在赤道上空静止不动的, 故又称地球静 止卫星或赤道同步卫星。地球同步卫星的轨道是在 赤道上空与赤道面重合的圆轨道, 称为地球同步轨 道, 也称地球静止轨道或赤道同步轨道。
图 2 为地球同步卫星的变轨过程。A p 点为地球 同步转移轨道的远地点, 在赤道上空, 高度为 H a= 35800km 。由于 A p 点是卫星由南向北穿过赤道面所 经过的交点, 故该点也是地球同步转移轨道的升交 点。A s 点为地球静止轨道的变轨点, 即地球同步卫 生的定点位置, 它在静止轨道上以地球自转角速度 运动。由图 2 可以看出, 当卫星发射点不在赤道上 时, 则地球同步转移轨道平面与地球静止轨道平面 将有一倾角 i, 使卫星不能直接进入静止轨道。为 此, 需有一转移之方法, 即先令其绕地球同步转移 转道运行, 然后再由 A p 点进入地球静止轨道。
卫星轨道计算范文
卫星轨道计算范文卫星轨道计算通常包括两个主要方面：轨道元素计算和轨道预测。
轨道元素计算用于确定卫星轨道的初值，包括轨道的半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经等参数。
而轨道预测则是通过一定的数学模型和计算方法，根据已知的初值，预测卫星在未来一段时间内的运动轨迹。
在卫星轨道计算中，常用的数学模型包括开普勒模型、双轴模型和库仑模型等。
其中，开普勒模型是最基础的模型，其基本假设是卫星在重力场中受到的力只有地球引力，而无其他外界干扰。
在使用开普勒模型进行轨道计算时，需要已知卫星的轨道元素和初始时刻的位置速度，通过数值积分等方法，可以得到卫星在未来时刻的位置速度信息。
双轴模型则是相对更为精确的模型，其考虑了地球自转和重力扁球效应等因素对卫星运动的影响。
在使用双轴模型进行轨道计算时，需要除了已知的轨道元素和初始时刻的位置速度之外，还需要卫星的质心位置、质心速度以及地球自转角速度等参数。
通过求解微分方程组，可以得到卫星在未来时刻的位置速度信息。
库仑模型是考虑了地球外大气层对卫星运动的阻尼效应的模型。
在使用库仑模型进行轨道计算时，需要除了已知的轨道元素和初始时刻的位置速度之外，还需要卫星的质量和大气阻尼系数等参数。
通过求解微分方程组，可以得到卫星在未来时刻的位置速度信息。
除了数学模型之外，卫星轨道计算还需要考虑多种误差和干扰因素。
比如，轨道计算中的初始误差、大气阻尼、地球引力场等都会对计算结果产生一定影响。
因此，在进行卫星轨道计算时，需要考虑这些因素，并采用适当的修正和校正方法，提高计算的准确性。
卫星轨道计算在航天领域具有广泛的应用。
例如，科学家利用卫星轨道计算的结果，可以对卫星的芯片温度、电池电压等状态进行监测和预测，确保卫星正常运行。
工程师可以根据卫星轨道计算的结果，制定卫星的飞行控制策略，实现预定的轨道调整、轨道修正等任务。
航天员在执行空间任务时，也需要根据卫星轨道计算的结果，进行导航、定位和通信等操作。
综上所述，卫星轨道计算是一项重要而复杂的技术，其通过数学模型和计算方法，预测和确定卫星的轨道位置和运动状态。
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一．GPS观测量接收机在观测相位和伪距数据的同时，还将广播星历和预报星历记录下来。
接收GPS信号还能获取纳秒级精度的时间基准信号。
由于接收机的型号很多，厂商设计的数据格式各不相同，国际上为了能统一使用不同接收机的数据，设计了一种与接收机无关的RINEX(The Receiver Independent Exchange Format)格式，目前已使用2号版本。
下面分别介绍RINEX 2格式的广播星历文件、观测数据文件、和地面气象数据文件。
RINEX 2格式的GPS数据文件的命名规则为：.s s s s d d d f y y t其中：ssss～以4个字节表示的台站名；ddd～文件中第一组数据观测时间的年积日(例如：1月1日为001，2月2日为032)；f～该站该日收到的某类文件的顺序号，0表示只有一个；yy～以两位数表示的年(例如：96表示1996年)；t～文件种类：O～观测数据文件；N～广播星历文件；M～地面气象数据文件。
为了便于交流，RINEX 2格式的GPS数据文件均以①无带标；②ASCII码；③每个记录长度为80个字符，块大小为8000；录制在磁带上，磁带上的第一个文件是全部文件的目录。
但目前国际上的IGS等组织是通过通讯方式(Internet网)，来快速地提取全球GPS长年观测站数据的，并将数据存在大型计算机中，使用着可通过Internet网任意提取。
应注意，在RINEX 2格式的GPS数据中，时间均以GPST计，即与UTC要差一个整数跳秒数。
⒈广播星历文件接收机锁定卫星并解出C/A码后，就能取得广播星历，即卫星坐标计算参数，在实时GPS应用中，它是必不可少的，大部分的工程网观测数据的后处理也采用广播星历。
RINEX 2格式的广播星历文件如下表2.1.1所示，作为例子，表中给出了PRN9和PRN17两颗卫星的广播星历数据，PRN表示GPS卫星的伪随机编号号码，GPS卫星在有些场合采用美国航空与航天局NASA(National Aeronautics and Space Administration)的编号。
表2.1.1 RINEX 2格式的广播星历文件2 NA VIGATION DATA RINEX VERSION / TYPEEPHTORNX Version 1.09 29-NOV-95 21:05 PGM / RUN BY / DA TE.1676D-07 .2235D-07 -.1192D-06 -.1192D-06 ION ALPHA.1208D+06 .1310D-07 -.1310D+06 -.1966D+06 ION BETA.133179128170D-06 .107469588780D-12 552960 39 DELTA-UTC: A0,A1,T,W10 LEAP SECONDSEND OF HEADER9 94 10 21 8 0 0.0-0.103851780295D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+000.720000000000D+02 0.106062500000D+030.476841277575D-08 0.132076112444D+010.548548996449D-05 0.312971079256D-02 0.747293233871D-050.515371790504D+040.460800000000D+06 0.558793544769D-07-0.229012694900D+01-0.130385160446D-070.950477774712D+000.229593750000D+03-0.491558992251D+00-0.819034084998D-080.233938313166D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+000.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.328000000000D+030.000000000000D+0017 94 10 21 8 0 0.0-0.635907053947D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+000.228000000000D+03 0.167187500000D+02 0.424946255961D-08 0.104717256943D+010.566244125366D-06 0.790101150051D-02 0.883266329765D-05 0.515369790649D+040.460800000000D+06 0.279396772385D-07 0.925235566518D+00-0.203028321266D-060.970438658460D+00 0.214781250000D+03 0.199825790573D+01-0.789747200969D-080.404659722397D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+000.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.484000000000D+030.000000000000D+00上表中的前几行为表头，表头中的第60～80个字符是相应行的说明，如第一行的“2”是RINEX版本号，“NA VIGATION DATA”是指本文件类型为广播星历；第二行是生成该文件的单位、执行人、及文件形成日期。
表头以“END OF HEADER”表示结束，表头结束有时也用空行表示。
表头中注解为“ION ALPHA”和“ION BETA”的两行指相应的参数是电离层改正参数(采用差分模型相对定位时，该参数无用)，注解为“LEAP SECONDS”的行给出了GPST与UTC之间的跳秒数，在表头结束前可插入无限多的注解行，注解行的说明为“COMMENT”。
表头结束后，每8行表示一颗卫星的广播星历，第一行的第1个数字是卫星的PRN号码(伪随机编号)。
如表2.1.1中的第八行至第十五行是卫星PRN9的广播星历，对应量的含义如表2.1.2。
表2.1.2 RINEX 2格式广播星历数据含义表中：a f 0～卫星钟差常数项，时秒；a f 1～卫星钟差漂移项，时秒/时秒；2f a ～卫星钟差漂移速率项，时秒/时秒2；n ∆～平近点角的长期变化(近地点参数)，弧度/时秒；0M ～参考时刻的平近点角，弧度；e ～扁心率；A ～长半轴的平方根，米12/；0Ω～参考时刻升交点赤经，弧度；0i ～参考时刻轨道倾角，弧度；ω～近地点角距，弧度；Ω～升交点赤经在赤道平面中的长期变化(主要是由地球引力场的2阶带谐系数C 20(J 2)引起)，弧度/时秒； uc C ～在星历参考时刻t oe 在轨道延迹方向上周期改正余弦项的振幅，弧度；us C ～在星历参考时刻t oe 在轨道延迹方向上周期改正正弦项的振幅，弧度；rc C ～在星历参考时刻t oe 在轨道径向方向上周期改正余弦项的振幅，米；C rs ～在星历参考时刻t oe 在轨道径向方向上周期改正正弦项的振幅，米；C ic ～在星历参考时刻t oe 轨道倾角(近似于法向)周期改正余弦项的振幅，弧度；C is ～在星历参考时刻t oe 轨道倾角(近似于法向)周期改正正弦项的振幅，弧度；t oe ～星历参考时刻(星期中的秒数)，秒；aode ～星历数据的年龄；i～轨道倾角变化率，弧度/时秒； 2lg l cf ～l 2上存在哪些码指示；w e e k n o ～GPS 星期数；2lg l pf ～l 2上P 码伪距指示；s v a c c～本广播星历精度指标，米； s v h l t h～卫星是否健康指标； t g d ～电离层群延迟改正参数，时秒；aodc ～卫星钟数据年龄;t t m ～信息传送时间(与接收机对接收到的卫星信号解码有关)，时秒。
⒉ 观测文件接收机测得的相位和伪距观测值均记录在观测文件中，下表2.1.3是例子文件，共有2个历元的观测数据。
表2.1.3 RINEX 2格式的观测数据文件2 OBSERV A TION DATA GPS RINEX VERSION /TYPETB2RNX xxxxxxxxxxxx 95-07-20 22:20:20 PGM / RUN BY / DA TETurbo SII rinex formatter Version: 95.5.19 COMMENTMODE : STA TIC COMMENTCOMMENT1 MARKER NAMEWAN OBSERVER / AGENCY153575902 TURBO SII Production unit REC # / TYPE / VERS153575902 TURBO SII ANT # / TYPE-2852389.2261 4650364.5453 3293350.3434 APPROX POSITION XYZ0.1120 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/NOriginal slant height(m) : 0.1120 COMMENT1 1 WA VELENGTH FACT L1/25 C1 L1 L2 D1 P2 # / TYPES OF OBSERVEND OF HEADER95 7 19 0 21 0.0000000 0 5 27 28 15 31 1921805891.33516 -0.28716 0.07713 0.00000 21805895.0851323733969.59714 -0.19314 0.66912 0.00000 23733973.1671220746137.25719 0.01719 0.54216 0.00000 20746140.9941620903455.21318 -0.28018 0.99414 0.00000 20903458.4121420681238.04917 -0.32817 -0.25610 0.00000 20681238.0491095 7 19 0 21 30.0000000 0 5 27 28 15 31 1921794932.63606 -57587.90306 -44873.38602 0.00000 21794935.7650223750223.73904 85421.79604 66563.21801 0.00000 23750225.6040120736273.69909 -51834.40309 -40389.90405 0.00000 20736277.7170520913805.23508 54389.67808 42382.77504 0.00000 20913808.9330420682314.76407 4906.19307 3823.00700 0.00000 20682314.76400与广播星历表一样，观测文件也有一个表头，表头也以“END OF HEADER”或空行表示结束，表头中每行的60～80字符为给出本行内容的说明，如表2.1.3所示，观测文件的表头中列出了RINEX版本号、形成文件的单位、人员、点号、点名、观测者与单位、接收机号码类型版本、天线号码类型、台站近似坐标、天线L1相位中心与点位的关系(向上、向东、向北的偏离量)、采样间隔、波长因子、观测值种类数及观测值类型、第一个观测历元时刻、最后一个观测历元时刻、测得卫星的号码，说明为“COMMENT”的注解行等。