衛星星曆

衛星星曆

衛星星曆,又稱為兩行軌道數據(TLE,Two-Line Orbital Element),由美國celestrak發明創立,是用於描述太空飛行體位置和速度的表達式———兩行式軌道數據系統。衛星星曆,是航海科技的一種常見辭彙。

基本信息

概念

衛星星曆衛星星曆
衛星、太空飛行器或飛行體一旦進入太空,即被列入NORAD衛星星曆編號目錄。列入NORAD衛星星曆編號目錄的太空飛行體將被終生跟蹤。

衛星星曆以克卜勒定律的6個軌道參數之間的數學關係確定飛行體的時間、坐標、方位、速度等各項參數,具有極高的精度。
衛星星曆能精確計算、預測、描繪、跟蹤衛星、飛行體的時間、位置、速度等運行狀態;能表達天體、衛星、太空飛行器、飛彈、太空垃圾等飛行體的精確參數;能將飛行體置於三維的空間;用時間立體描繪天體的過去、現在和將來。
衛星星曆的時間按世界標準時間(UTC)計算。
衛星星曆定時更新。

格式含義

格式
GPS系統GPS系統
衛星星曆格式,又稱為兩行式軌道數據格式(TLE,Two-Line Orbital Element Set Format)。

含義

衛星星曆的結構為上下兩行,每行69個字元,包括0~9、A~Z(大寫)、空格、點和正負號,其他字元是無意義的。

第0行,將第1行視為0行,是衛星通用名稱,最長為24個字元。
第1行和第2行是標準的衛星星曆格式(TLE格式),每行69個字元,包括0~9,A~Z(大寫)、空格、點和正/負號,除此之外的其他字元都是無意義也無效的。
衛星星曆編號含義
(1)第1行,字元號1是軌道數據。
(2)第1行的1~3和第2行2~3是衛星編號;
(3)1~4是秘密分級,U、C 或S。
U表示此數據是不保密的,可供公眾使用的;C 表示此數據是保密的,僅限NORAD使用;S表示此數據是保密的,僅限NORAD使用。
(4)1~6是衛星的發射年份;
(5)1~10是軌道數據的建立時間,按世界標準時間;
(6)1~21是兩個軌道比較參數;
(7)每行的最後一位都是以10為模的校驗位,可以檢查出90%的數據存儲或傳送錯誤。

TLE格式

(1)第0行

GPS設備可以免費接受來自太空的導航衛星信號GPS設備可以免費接受來自太空的導航衛星信號
第0行是一個最長為24個字元的衛星通用名稱,由衛星所在國籍的衛星公司命名,如SINOSAT 3。衛星通用名稱與NORAD編號、國際編號都是衛星識別編碼。
(2)行號
行號是衛星星曆的序列號,如第1行或第2行。
(3)NORAD衛星編號
NORAD衛星編號,又稱為NASA編號,SCC編號,是NORAD特別建立的衛星編號,每一個太空飛行器都被賦予唯一的NORAD衛星編號。
NORAD衛星編號由五位數的衛星識別碼組成,每一位數都有特定的含義。
“鑫諾3號”衛星的NORAD衛星編號為31577;遙感2號(YAOGAN 2)衛星的NORAD衛星編號為31490;“長征3號甲”(CZ-3A)為31578。
(4)秘密級別
衛星星曆的秘密級別,分為3個的級別,分別用一個字元來表示:
① U–非保密的
② C–機密的
③ S–絕密的
(5)國際編號
國際編號是全世界國家使用的一種衛星標識方法,前兩位是發射年份,後面是在這一年的發射序號。
如“鑫諾3號”衛星的國際編號是07021A。
“07”表示“鑫諾3號”衛星的發射年份2007年;
“021”表示2007年國際編號的第21次發射;
“A”表示是第一個。按照國際編號規則,如果一次發射多顆衛星,使用26個英文字母排序,按照A、B、C、D的順序排列為每個衛星編號;如果超過了26個編號,則使用兩位字母,如AA、AB、AC編號。
(6)TLE歷時
世界標準時間(UTC,Universal Time/Temps Cordonné),又稱為協調世界時。
(7)平均運動的一階時間導數
平均運動的一階時間導數作為一個平均運動的漂移參數,用來計算每一天平均運動的變化帶來的軌道漂移,提供給軌道計算軟體預測衛星的位置。兩行式軌道數據使用這個數據校準衛星的位置。
(8)平均運動的二階時間導數
平均運動的二階時間導數作為一個平均運動的漂移參數,用來計算每一天平均運動的變化帶來的軌道漂移,提供給軌道計算軟體預測衛星的位置。
(9)BSTAR拖調製係數
BSTAR拖調製係數,採用十進制小數,適用GP4一般攝動理論的情況下、BSTAR大氣阻力這一項,除此之外為輻射壓係數。 BSTAR拖調製係數的單位是1/(地球半徑)。
(10)美國空軍空間指揮中心內部使用
美國空軍空間指揮中心內部使用的為1;美國空軍空間指揮中心以外公開使用標識為0。
(11)星曆編號
星曆編號是TLE數據按新發現衛星的先後順序的編號。當一個衛星生成了一套新的TLE數據。在新的TLE數據中, 新發現衛星的星曆編號按順序排列,每個數字代表一定意義。如“鑫諾3號”衛星的星曆編號為444。
(12)校驗和
校驗和是指這一行的所有非數字字元,按照“字母、空格、句點、正號= 0;負號=1”的規則換算成0和1後,將這一行中原來的全部數字加起來,以10為模計算後所得的和。
校驗和可以檢查出90%的數據存儲或傳送錯誤。按十進制加起來的個位數字的校驗和,用於精確糾正誤差。
第1行或第2行的校驗和,就是第1行或第2行的精確糾正誤差的數字。
(13)軌道的交角(度數:°)
軌道的交角是指天體的軌道面和地球赤道面之間的夾度,用0~90°來表示順行軌道(從地球北極上空看是逆時針運行);用90~180°表示逆行軌道(從地球北極上空看是順時針運行)。如圖1 軌道的交角所示。
(16)升交點赤經 (度數:°)
升交點赤經是指衛星由南到北穿過地球赤道平面時,與地球赤道平面的交點。
降交點是指衛星由北到南穿過地球赤道平面時,與地球赤道平面的交點,如圖2升交點赤經所示。
升交點赤經是指從地球的球心點望過去,升交點的赤經坐標。
(17)軌道離心率
軌道離心率是指衛星橢圓軌道的中心點到地球的球心點的距離(c)除以衛星軌道半長軸(a)得到的一個0(圓型)到1(拋物線)之間的小數值。
在TLE格式中沒有體現出小數點,但是總是假定有一個小數點在第一個數字之前。它說明了衛星的軌道橢圓有扁率,以及近地點和遠地點的軌道高度,如圖4離心率所示。 (18)近地點角距
近地點角距是指在衛星的軌道平面內,從升交點到近地點按照衛星運行方向所走過的角度。近地點角距的數值是一個範圍在0~360°之間的度數。如圖5近地點角距所示。(19)平近點角
平近點角是指平近點角與真近點角偏近點角之間的關係,即衛星在橢圓軌道上的瞬間位置。平近點角通過克卜勒方程求得。平近點角主要用來指示衛星在TLE數據中的特定的TLE歷時瞬間時刻的位置。平近點角的數值是一個範圍在0~360°之間的度數。
(20)平均運動
平均運動(n)是指在一個太陽日內(24h),衛星在它的軌道上繞了多少圈。
平均運動的數值可以在每天0到17圈,沒有每天超過17圈的穩定的地球衛星軌道。
衛星軌道周期(T)可以通過求平均運動的倒數獲得;衛星軌道半長軸可以用平均運動的數值通過克卜勒第三定律求得。克卜勒第三定律,又稱調和定律:行星繞日一圈時間的平方和行星各自離日的平均距離的立方成正比。
(21)在軌圈數
在軌圈數是指衛星從發射到TLE數據記錄的TLE歷時之間衛星在軌道上繞行的總圈數。在軌圈數的最後一位數是小數。

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