利用TLE数据确定卫星轨道（1）－卫星轨道和TLE

1、卫星轨道

太空中卫星和天体在各种引力的作用下都在一定的轨道中周期转动着，但实际的轨道是很复杂的，一般的项目也达不到那么精确的需求（其实精确的卫星参数数据也不可能随便公开的），所以采用一阶近似的开普勒椭圆轨道即可。确定一个开普勒椭圆轨道需要一些基本要素，要素的组合形式有多种，但不同形式的各组之间都有简单的换算关系。常用的是开普勒六要素，有明显的几何意义。

1. 轨道半长轴，是椭圆长轴的一半。对于圆，也就是半径，另外根据开普勒第三定律，半长轴与运行周期之间有确定的换算关系。

2. 轨道偏心率，椭圆两焦点之间的距离与长轴的比值。偏心率为0时轨道是圆;偏心率在0～1之间时轨道是椭圆,这个值越大椭圆越扁；偏心率等于1时轨道是抛物线;偏心率大于1时轨道是双曲线。抛物线的半长轴是无穷大,双曲线的半长轴小于零。

3. 轨道倾角，这个是轨道平面和地球赤道平面的夹角，用地轴的北极方向与轨道平面的正法线方向之间的夹角度量，轨道倾角的值从0°～180°。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：它是一个角度量。轨道平面与地球赤道有两个交点，卫星从南半球穿过赤道到北半球的运行弧段称为升段，这时穿过赤道的那一点为升交点。相反，卫星从北半球到南半球的运行弧段称为降段，相应的赤道上的交点为降交点。在地球绕太阳的公转中，太阳从南半球到北半球时穿过赤道的点称为春分点。春分点和升交点对地心的张角为升交点赤经,并规定从春分点逆时针量到升交点。轨道倾角和升交点赤经共同决定轨道平面在空间的方位。

 

5. 近地点幅角：这是近地点和升交点对地心的张角。 前面虽然决定了轨道平面在空间的位置，但是轨道本身在轨道平面里还可以转动。

6. 过近地点时刻，它是卫星经过近地点的时刻，以年、月、日、时、分、秒表示，是运动时间的起量点，卫星位置随时间的变化需要一个初值。

其中1和2这两个要素决定了轨道的形状 ，是椭圆还是圆，多大的椭圆。3和4这两个量决定了卫星轨道平面在空间的位置，但具体但轨道在轨道平面哪个位置还不能确定。5这个值把轨道形状和轨道平面结合在一起，确定了轨道在轨道平面里的位置。6确定了卫星在某时某刻的位置，至此一个完整的轨道就确定了。

2、TLE(Two-Line Element)数据

北美航天国防司令部 (North American Aerospace Defence Command,NO- RAD)在2000年跟踪7500左右的人造天体，包括人造卫星及火箭碎片等，上网发布近千颗卫星的轨道报，采用两行元素轨道报（TLE），覆盖了气象卫星、海洋卫星、地球资源卫星、教育卫星等各类应用卫星。TLE考虑的一般摄动项包括地球扁率、日月引力的长期和周期摄动影响,以及大气阻 力产生的引力共振和轨道衰退。TLE轨道报的轨道参数较少,精度没有TBUS轨道报高,称为粗轨根数。TLE提供的是平均开普勒根数,对于一般的中小型地面站,精度是足够的。

关于TLE数据的具体内容参考文献2中阐述的很详细了，就不再赘述。

参考文献：

1、轨道要素（http://baike.baidu.com/link?url=87mNHh7IDMNN7v1wjDWk-BN5r8MjjFuUK7vbKN_1jxAwocT1Jpwp75ukdp0zvx9NIudHxBuL_OadWSgUa-bO0K）

2、TLE数据和卫星轨道的概念和计算方法（http://www.shenkong.net/Explore/1207/TLESJHWXGDDGNHJSFF09081535.htm）

3、TBUS，AGROS和TLE轨道报（http://blog.sina.com.cn/s/blog_764f855d0100rgw1.html）

4、[科普]TLE卫星轨道参数详解，及近地点计算（http://lt.cjdby.net/thread-332217-1-1.html）