TLE兩行星歷數據參數解析

武秀廣

（國家無線電監測中心，北京 100037）

0 引言

兩行軌道數據（TLE，Two-Line-Orbital Element）即是北美空防司令部發布的人造天體（包括人造衛星、航天器、飛行體和火箭碎片）的運行狀態數據。北美空防司 令 部（North American Aerospace Defense Command）是一個由美國和加拿大共同組成的軍事機構，成立于1958年5月12日，作用是由美加兩國進行北美地區空中聯合防衛，監視所有在北美上空（包括太空中）的人造飛行器是其主要職責之一，其獲取的兩行星歷數據在celestrak網站實時發布，方便公眾研究使用。

1 TLE星歷概述

TLE星歷是用于描述太空飛行體精確位置和運動速度的特定格式的數據。衛星、航天器或飛行體一旦進入太空，即被列入NORAD衛星星歷編號目錄，列入NORAD衛星星歷編號目錄的太空飛行體將被終生跟蹤。衛星星歷以開普勒定律軌道6根數之間的數學關系計算飛行體的時間、坐標、方位、速度等各項參數，具有極高的精度。

TLE星歷可以精準計算、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、航天器、導彈、太空垃圾等飛行體的精確參數；能將飛行體置于三維的空間，用時間立體描繪天體的過去、現在和將來。TLE星歷的時間采用世界標準時間（UTC），TLE星歷標準格式如圖1所示。

圖1 TLE星歷標準格式

2 TLE星歷參數解析

以圖1衛星星歷為例，第一行為衛星名稱。衛星發射后的最初一批TLE數據里，衛星名稱不確定時通常命名為Object A， B， C等，待信息確認后，再以正式名稱正式命名。某些情況下，這一行里還會出現數字，通常是關于衛星的尺度、亮度等。

衛星名稱下面兩行是衛星的軌道位置參數數據，共為上下兩行，每行69個字符，包括0-9、A-Z（大寫）、空格、點和正負號，其他字符是無意義的。具體含義如表1和表2所示。

表1 TLE星歷第一行參數信息表

表1中，平均運動的一階時間導數用來計算每一天平均運動的變化帶來的軌道漂移，提供給軌道計算軟件預測衛星的位置。兩行式軌道數據使用這個數據校準衛星的位置。平均運動的二階時間導數用來計算每一天平均運動的變化帶來的軌道漂移，提供給軌道計算軟件預測衛星的位置。

BSTAR調制系數，采用十進制小數，適用GP4一般攝動理論的情況下、BSTAR大氣阻力這一項，除此之外為輻射壓系數。BSTAR拖調制系數的單位是1/（地球半徑）。

對于星歷類型，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。

星歷編號是TLE數據根據新發現衛星的順序給衛星的編號，當一個衛星生成了一套新的TLE數據。在新的TLE數據中，新發現衛星的星歷編號按順序排列，每個數字代表一定意義，如“Intelsat 10”衛星的星歷編號為999。

校驗碼是指這一行的所有非數字字符，按照“字母、空格、句點、正號=0；負號=1”的規則換算成0和1后，將這一行中原來的全部數字加起來，以10為模計算后所得的和。校驗碼可以檢查出數據存儲或傳送過程中的錯誤。按十進制加起來的個位數字的校驗碼，用于精確糾正誤差。

表2 TLE星歷第二行參數信息表

35-42 近地點角距44-51 平近點角53-63 平均運動64-68 歷元軌道數69 校驗碼

表2中，軌道傾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）。

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。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。

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。

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范圍在0-360°之間的度數。

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開普勒第三定律求得。開普勒第三定律又稱調和定律，是指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。

歷元軌道數即在軌圈數，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，在軌圈數的最后一位數是小數。

3 結束語

TLE兩行星歷是較為流行使用的衛星星歷數據之一，在保證精確度的情況下，參數相對較少，計算相對來說較為簡便。我們也可以使用Orbitron軟件對TLE星歷數據進行計算處理，非常便捷地進行衛星的追蹤，獲得衛星的經度、緯度、高度、傾角等軌道位置信息。