卫星轨道和TLE数据VIP专享VIP免费

卫星轨道和TLE数据转自虚幻天空最近由于Sino-2和北斗的关系，很多网友贴了表示卫星运行轨道的TLE数据。这里想对卫星轨道参数和TLE的格式做一个简单介绍。虽然实际上没有人直接读TLE数据，而都是借助软件来获得卫星轨道和位置信息，但是希望这些介绍可以对于理解卫星轨道的概念有所帮助。由于匆匆写成，可能有一些错误，如果看到还请指出。前面关于轨道一部分写得较早，后来发现和杂志上关于我国反卫的一篇文章里的相应部分类似。估计都参考类似的资料，这个东西本身也是成熟的理论了。首先来看一下卫星轨道。太空中的卫星在地球引力等各种力的作用下做周期运动，一阶近似就是一个开普勒椭圆轨道。由于其他力的存在(比如地球的形状，大气阻力，其他星球的引力等等)，实际的轨道和理想的开普勒轨道有偏离，这个在航天里称为“轨道摄动”。这里我们暂时不看摄动，就先说说理想开普勒轨道时的情况。为了唯一的确定一个卫星的运行轨道，我们需要6个参数，参见下面的示意图：1.轨道半长轴，是椭圆长轴的一半。对于圆，也就是半径2.轨道偏心率，也就是椭圆两焦点的距离和长轴比值。对于圆，它就是0.这两个要素决定了轨道的形状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。这两个量决定了卫星轨道平面在空间的位置。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。而这个值则确定了轨道在轨道平面里的位置。6.过近地点时刻，这个的意义很显然了。卫星位置随时间的变化需要一个初值。有一点要指出的是，上面的6个参数并不是唯一的一组可以描述卫星轨道情况的参数，完全也可以选取其他参数，比如轨道周期。但是由于完备的描述也只需要6个参数，所以他们之间存在着固定的换算关系。比如轨道周期就可以由半长轴唯一来确定(这在下面讲TLE的时候也会涉及到)，反之亦然。上面选取的这组是比较自然的一组。----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------下面讲讲TLE(Two-LineElement)两行数据。以北斗最近的数据为例BEIDOU2A130323U07003A07067.68277059.0006918113771-544016-20587230323025.0330358.98287594216197.8808102.783901.92847527650真正的数据实际上是下面2行，但是上面有一行关于空间物体其他情况的一些信息(空间物体可以是卫星，可以是末级火箭，可以是碎片。这里简单起见，就叫卫星)。头一个是卫星名称。注意这个是会变的，而且不一定准确。卫星发射后的头几个TLE数据里，往往只叫ObjectA,B,C...慢慢的会搞清楚哪个是卫星，哪个是末级火箭，哪个是分离时的碎片，并且给予相应的名称。但是如果这个是其他国家的保密卫星，则这个卫星名字就纯粹是美国的猜测了，比如我们的这个北斗。有些情况下，名称这一行里还包含了一些数字，关于卫星的尺度，亮度等等。TLE第一行数据130323U07003A07067.68277059.0006918113771-544016-2058730323U30323是北美防空司令部(NORAD)给出的卫星编号。U代表不保密。我们看到的都是U，否则我们就不会看到这组TLE了07003A国际编号，07表示2007年(2位数字表示年份在50年以后会出问题，因为1957年人类发射了第一个轨道物体)，003表示是这一年的第3次发射。A则表示是这次发射里编号为A的物体，其他还有B，C，D等等。国际编号就是2007-003A.07067.68277059这个表示这组轨道数据的时间点。07还是2007年，067表示第67天，也就是3月8日。68277059表示这一天里的时刻，大约是16时22分左右。.000069181平均运动的对时间一阶导数除2。注意这个并不是瞬时角速度13771-5平均运动对时间的二阶导数除6。44016-2BSTAR阻力系数。这3个量都是用于轨道摄动模型里面的。其实上前2个并没有真正被采用。0轨道模型。他们内部有不同数字代表不同模型，但是公布的都是0，也就是采用了SGP4/SDP4轨道模型58表示这是关于这个空间物体的第58组TLE...