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卫星轨道报

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林火监测业务常用卫星轨道报及其解读闫厚（国家林业局森林防火预警监测信息中心北京100714）廖晓宏（北京川页电气科技发展有限公司北京100714）摘要利用卫星轨道报进行卫星轨道预报是林火监测业务的重要环节。

本文介绍了卫星轨道报的种类、相关概念和内容含义，为利用卫星轨道报进一步作好林火监测各项工作奠定基础。

关键词林火监测卫星轨道报在卫星林火监测业务中，必须对卫星过境时间、扫描区域和卫星运动轨迹进行准确预报，才能确保地面站天线系统的正常运行，为森林火灾处置提供及时准确的监测成果。

人造地球卫星在空间环绕地球运行,可用轨道半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点角距和近地点时刻等六个要素描述。

记录了这六个轨道参数的文件，称为卫星轨道报，又叫开普勒根数（Keplerian Elements，简称“Keps根数”），是以400年前德国天文学家开普勒命名的。

详细了解卫星轨道报格式内容，对于深入了解监测系统构造、确保监测系统稳定运行和提高林火监测技术水平都具有非常重要的意义。

1相关术语为便于对卫星轨道报的理解，需要对涉及的相关术语进行解释。

人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动三定律。

（1）卫星轨道为一椭圆，地球在椭圆的一个焦点上。

其长轴的两个端点是卫星离地球最近和最远的点，分别叫做远地点和近地点。

（2）人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行时，其运行速度是变化的，在远地点时最低，在近地点时最高。

速度的变化服从面积守恒规律，即卫星的向径（卫星至地球的连线）在相同的时间内扫过的面积相等。

（3）人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行，其运行周期取决于轨道的半长轴（与半长轴的二分之三次方成正比）。

由此可知，人造地球卫星在空间的位置可以用半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点角距和近地点时刻等参数来描述。

这些特定参数解释如下：春分点 - 在地球和太阳的相对运动中，如果假定地球不动，则太阳绕地球运行，当太阳从地球的南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点叫春分点；升交点 - 人造地球卫星绕地球运行，当它从地球南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点；星下点 - 卫星与地球中心连线在地球表面的交点；历元年 - 轨道报预报的年份；星下点轨迹- 所有星下点连成的曲线；近地点时刻 - 即卫星通过近地点的时间；升交点赤经Ω- 从春分点到地心的连线与从升交点到地心的连线的夹角；近地点幅角ω- 又称近地点幅角，就是卫星从升交点到地心的连线与从近地点到地心的连线的夹角；半长轴–轨道长轴的一半；偏心率e- 轨道焦距与半长轴之比；倾角i -在卫星轨道升段时由赤道平面反时针旋转到轨道平面的夹角；平均近地角 - 若卫星通过近地点的时刻为tp，卫星的平均角速度为 n，则任一时刻的平均近点角M=n（t-tp）。

2 卫星轨道报数常见形式在林火监测业务中，常用的卫星轨道报主要有TBUS轨道报和TLE两行根数轨道报两种形式。

一般情况下，在互联上每天都有最新轨道报发布，用户必须及时下载更新，才能准确计算出卫星进入接收范围的时间，空间位置、星下点轨迹等，为天线系统提供精确的跟踪参数，确保卫星资料的正常接收。

TBUS轨道报提供的卫星参数较多，应用方便，而且精度较高，称为精轨根数，但目前只有我国的FY1D和美国的NOAA系列等应用较广的气象卫星发布了TBUS轨道报,可以从网站 /cemscs/poltbus.txt下载得到；TLE两行根数轨道报(Two Line Element)是加拿大和美国合建的北美防空联合司令部（North American Air Defense Command，简称NORAD）用地面雷达测量出来的，涵盖了气象卫星、海洋卫星、地球资源卫星、教育卫星等各类应用卫星，可以从网站/NORAD/elements/下载得到。

由于两行根数轨道报提供的卫星轨道参数较少，精度没有TBUS高，所以称为粗轨根数，但其精度可以满足林火监测业务工作需要。

2.1 TBUS轨道报的解释以2008年9月25日NOAA18轨道报为例，卫星轨道报大体可分为报头、报体和附注三部分。

2.1.1报头报头一般由三行组成，描述了预报时间、卫星名称等。

如：TBUS 7 KWBCAPT PREDICT092539 NOAA 18表示该轨道报为“9月25日NOAA18卫星的TBUS轨道报”。

2.1.2报体：报体内容分为PART I 、DAY PART II 、III、NIGHT PART II、III五部分。

PART I07263 0 25 14 012 15 0 0851 T0205 L2552A B C D E F G H I72672 10038 11061A C7271 0 3 49 01 2 4728A C D E F G7275 1 0 37 25 3 4519A C D E F GA-参考轨道数，例如7263、7267、7271、7275，一天中每隔四条轨道报一次升交点时间和升交点经度；B-日期，25日；C-时；D-分；E-秒，即14时12分15秒。

无论TBUS轨道报还是TLE轨道报，其所标识的时间均为世界时，需转换为北京时，即北京时 = 世界时＋8。

F-卫星将经过的区域，0区。

轨道报将全球分为八个区，各区分布如下:表1 全球各区域分布90°E 180°90°W 0°90°E北半球南半球北京在北半球116度，因此北京在第2区。

G-卫星在升交点（卫星绕地球运行，当它从南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点）的经度，单位为度，小数2位，度数超过100,百位省略，即8.51度；H-卫星在交点上的周期，省去百位数，后两位为秒，即102分05秒；I-两相邻轨道间的截距，单位为度，两位小数，即L=25.52°。

DAY PART II ：卫星自南向北运动过赤道后每隔2分钟卫星的高度和星下点位置，以第一条轨道数为准。

例如：02 840 070 101 04 840 140 117 06 840 210 134A BC D E A BC D E A BC D E 后面类推┉A-卫星过赤道后的时间，02表示过2分钟，04表示过4分钟；B-此时卫星的高度，舍去个位数；C-此时卫星所在区域，0区；D-星下点纬度，单位为度，小数一位；R-星下点经度，单位为度，小数一位。

NIGHT PART II：卫星自北向南运动过赤道前每隔2分钟卫星的高度和星下点位置，它是DAY PART II的继续。

格式与DAY PART II 一致。

NIGHT PART III：是NIGHT PART II的继续。

DAY PART III：表示卫星自南向北运动过赤道前每隔2分钟卫星的高度和星下点位置，以第一条轨道数为准。

2.1.3附注PART IV 为附注部分，描述了卫星的一些基本参数，例如：2005 018A 16719 231021377872 080818003047048 3344486(1) (2) (3) (4) (5)01020431 01020987 00143690 13669301 17119927 09887098(6) (7) (8) (9) (10) (11)22354485 07230647 M071586135 P011083097 M000000000(12) (13) (14) (15) (16)P0******* P0******* P0******* 011082495 065066006 9449(17) (18) (19) (20) (21) (22)0000500000 M00276293 P0******* P0*******(23) (24) (25) (26)APT 137.10 MHZ, HRPT 1698.0 MHZ, BCN DSB 137.35 MHZ. APT2,4. VIS CH 2 /0.725 TO 1.0/ AND IR CH 4 /10.5 TO 11.5/ XMTDCONTINUOUSLY. DCS CLK TIME YR/DA/TIM 1995 021 79186.656LAST TIP CLK CORR 03/13/07. CLK ERR AFTER CORR MINUS 463 MSEC.CLK ERR AS OF 08/11/08 PLUS 82 MSEC. ERR RATE AS OF 04/30/08 PLUS .(27)(1)卫星识别指示码（国际标码）；(2)历元轨道数（下列参数直接属于这条轨道）；(3)上述历元轨道的升交点时间，单位为日（从1月1日算起的累积日数），9位小数；(4)表示升交点的历元时间为08年8月18日0时30分47.048秒，三位小数；(5)历元时刻格林威治的时角，单位为度，4位小数；(6)近地点周期，单位为分钟，4位小数；(7) 交点周期，单位为分钟，4位小数；(8)偏心率，8位小数；(9)近地点角距，单位为度，5位小数；(10)升交点赤经，单位为度，5位小数；(11) 轨道倾角，单位为度，5位小数；(12) 平均近地角，单位为度，5位小数；(13)半长轴，单位为公里，3位小数；(14)、(15)、(16)分别表示为历元时刻卫星位置的X、Y、Z分量，第一个是符号（P为正，M为负），单位公里，4位小数；(17)、(18)、(19)分别为历元时刻卫星位置的X、Y、Z分量的速度，第一个是符号（P为正，M为负），单位公里/秒，6位小数；(20)发射特征系数，单位为M2/KG；(21)前三位和中三位分别表示每日日辐射通量和连续90天平日日辐射通量，后三位为行星磁指数；(22)拖调制系数，4位小数；(23)辐射压系数，10位小数；(24)第一个是符号位，其后是近地点的运动，单位度/天，5位小数；(25)第一个是符号位，其后是升交点赤经的运动，单位度/天，5位小数；(26) 第一个是符号位，其后是历元时刻平均近地点变化率，单位度/天，2位小数；(27)对卫星一些应用参数的解释，如发射频率、调制信号的码速率，各通道的波长范围等。

有时也发布诸如卫星频率的改变、卫星故障等卫星使用信息。

2.2 TLE轨道报的解释和TBUS轨道报一样，TLE轨道报记录了有关卫星运动的相关信息。

之所以称为两行轨道报，是由于该轨道报核心内容是由长度为69位的两行数据组成的，例如：NOAA 181 28654U 05018A 08267.46480652 .00000423 00000-0 25869-3 0 59062 28654 98.8737 207.2107 0015092 38.7823 321.4425 14.11195840172337具体解释如下表：3结束语利用卫星轨道报进行卫星轨道预报是林火监测业务的重要环节，本文给出了TBUS和TLE 两行根数轨道报的具体格式和具体含义，为读者在林火监测业务中的正确运用提供参考。

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【高中地理】人造卫星运行轨道的分类

【高中地理】人造卫星运行轨道的分类

【高中地理】人造卫星运行轨道的分类从1970年4月24日到2000年10月31日，我国发射了74个航天器，它们覆盖了地球所拥有的4种轨道。

其中有国产的实验飞船1艘，国产的人造卫星47颗，外国制造的卫星26颗。

现以47颗国产卫星为主，简要介绍一下它们的运行轨道。

顺行轨道逆行轨道的特点就是轨道倾角即为轨道平面与地球赤道平面的夹角大于90度。

在这种轨道上运转的卫星，绝大多数距地面较将近，高度仅为数百公里，故又将其称作近地轨道。

我国地处北半球，必须把卫星送进这种轨道，运载火箭必须朝东南方向升空，这样能利用地球自西向东进动的部分速度，从而可以节约火箭的能量。

地球进动速度可以通过赤道进动速度、升空方位角和发射点地理纬度计算出来。

不难想象，在赤道上朝着正东方向发射卫星，可以利用的速度最小，纬度越高能用的速度越大。

我国用长征一号、风暴一号两种运载火箭发射的8颗科学技术试验卫星，用长征二号、二号丙、二号丁3种运载火箭发射的17颗返回式遥感卫星以及用长征二号f运载火箭发射的神州号试验飞船，都是用顺行轨道。

它们都是从酒泉发射中心起飞被送入近地轨道运行的。

通过长征三号甲运载火箭发射的1颗北斗导航试验卫星也是采用顺行轨道。

顺行轨道逆行轨道的特征是轨道倾角大于90度。

欲把卫星送入这种轨道运行，运载火箭需要朝西南方向发射。

不仅无法利用地球自转的部分速度，而且还要付出额外能量克服地球自转。

因此，除了太阳同步轨道外，一般都不利用这类轨道。

由于地球表面不是理想的球形，其重力原产也不光滑，并使卫星轨道平面在惯性空间中不断变动。

具体地说，地球赤道部分有些鼓涨，对卫星产生了额外的吸引力，给轨道平面额外了1个力矩，并使轨道平面慢慢进动，进动方向与轨道倾角有关。

当轨道倾角大于90度时，力矩就是逆时针方向，轨道平面由西向东进动。

适度调整卫星的轨道高度、倾角和形状，可以并使卫星轨道平面的进动角速度每天东进0.9856度，恰好等同于地球拖太阳太阳的日平均值角速度，这就是应用领域价值很大的圆形太阳同步轨道。

卫星轨道计算课件

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。
卫星轨道报

卫星轨道报

林火监测业务常用卫星轨道报及其解读闫厚（国家林业局森林防火预警监测信息中心北京100714）廖晓宏（北京川页电气科技发展有限公司北京100714）摘要利用卫星轨道报进行卫星轨道预报是林火监测业务的重要环节。

本文介绍了卫星轨道报的种类、相关概念和内容含义，为利用卫星轨道报进一步作好林火监测各项工作奠定基础。

关键词林火监测卫星轨道报在卫星林火监测业务中，必须对卫星过境时间、扫描区域和卫星运动轨迹进行准确预报，才能确保地面站天线系统的正常运行，为森林火灾处置提供及时准确的监测成果。

人造地球卫星在空间环绕地球运行,可用轨道半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点角距和近地点时刻等六个要素描述。

记录了这六个轨道参数的文件，称为卫星轨道报，又叫开普勒根数（Keplerian Elements，简称“Keps根数”），是以400年前德国天文学家开普勒命名的。

详细了解卫星轨道报格式内容，对于深入了解监测系统构造、确保监测系统稳定运行和提高林火监测技术水平都具有非常重要的意义。

1相关术语为便于对卫星轨道报的理解，需要对涉及的相关术语进行解释。

人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动三定律。

（1）卫星轨道为一椭圆，地球在椭圆的一个焦点上。

其长轴的两个端点是卫星离地球最近和最远的点，分别叫做远地点和近地点。

（2）人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行时，其运行速度是变化的，在远地点时最低，在近地点时最高。

速度的变化服从面积守恒规律，即卫星的向径（卫星至地球的连线）在相同的时间内扫过的面积相等。

（3）人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行，其运行周期取决于轨道的半长轴（与半长轴的二分之三次方成正比）。

由此可知，人造地球卫星在空间的位置可以用半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点角距和近地点时刻等参数来描述。

这些特定参数解释如下：春分点 - 在地球和太阳的相对运动中，如果假定地球不动，则太阳绕地球运行，当太阳从地球的南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点叫春分点；升交点 - 人造地球卫星绕地球运行，当它从地球南半球向北半球运行时，穿过地球赤道平面的那一点；星下点 - 卫星与地球中心连线在地球表面的交点；历元年 - 轨道报预报的年份；星下点轨迹- 所有星下点连成的曲线；近地点时刻 - 即卫星通过近地点的时间；升交点赤经Ω- 从春分点到地心的连线与从升交点到地心的连线的夹角；近地点幅角ω- 又称近地点幅角，就是卫星从升交点到地心的连线与从近地点到地心的连线的夹角；半长轴–轨道长轴的一半；偏心率e- 轨道焦距与半长轴之比；倾角i -在卫星轨道升段时由赤道平面反时针旋转到轨道平面的夹角；平均近地角 - 若卫星通过近地点的时刻为tp，卫星的平均角速度为 n，则任一时刻的平均近点角M=n（t-tp）。

读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验报告(一)

读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验报告(一)

读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验报告(一)读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验报告1. 引言卫星轨道数据的读取和星下点轨迹的绘制是航天科学和技术领域的重要研究内容之一。

本实验旨在利用现有的卫星轨道数据，通过合适的算法和工具，实现对星下点轨迹的准确绘制。

2. 实验目的通过本次实验，旨在达到以下目的： - 学习使用现有的卫星轨道数据 - 运用适当的算法和工具绘制星下点轨迹 - 检验绘制结果的准确性和合理性3. 实验步骤本实验的具体步骤如下： 1. 收集卫星轨道数据，包括卫星的位置和速度等相关信息。

2. 使用合适的编程语言或工具，读取卫星轨道数据。

3. 根据卫星轨道数据计算星下点的位置信息。

4. 通过绘图工具，将计算得到的星下点位置绘制成轨迹图。

4. 实验结果经过以上步骤，我们成功读取卫星轨道数据并绘制了星下点的轨迹图。

根据绘制的结果，我们可以看出星下点的轨迹呈现出一定的规律性。

5. 实验讨论与分析对于卫星轨道数据的读取和星下点轨迹的绘制，本实验只提供了一种可能的方法。

在实际应用中，还可以进一步优化算法和工具的选择，以提高结果的准确性和可靠性。

6. 结论本实验通过读取卫星轨道数据，并利用适当的算法和工具绘制了星下点的轨迹图。

实验结果表明，我们成功实现了预定的实验目标。

7. 参考文献[1] Smith A, Johnson B. Orbital Mechanics for Engineering Students[M]. Butterworth-Heinemann, 2013.[2] Brown J R. Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering[M]. Wiley, 2013.以上是对于“读取卫星轨道数据并绘制星下点轨迹实验”的相关报告。

本实验的目的在于通过利用现有数据，并运用适当的方法和工具，实现对星下点轨迹的准确绘制。