TLE两行星历数据参数解析

武秀广

（国家无线电监测中心，北京 100037）

0 引言

两行轨道数据（TLE，Two-Line-Orbital Element）即是北美空防司令部发布的人造天体（包括人造卫星、航天器、飞行体和火箭碎片）的运行状态数据。北美空防司 令 部（North American Aerospace Defense Command）是一个由美国和加拿大共同组成的军事机构，成立于1958年5月12日，作用是由美加两国进行北美地区空中联合防卫，监视所有在北美上空（包括太空中）的人造飞行器是其主要职责之一，其获取的两行星历数据在celestrak网站实时发布，方便公众研究使用。

1 TLE星历概述

TLE星历是用于描述太空飞行体精确位置和运动速度的特定格式的数据。卫星、航天器或飞行体一旦进入太空，即被列入NORAD卫星星历编号目录，列入NORAD卫星星历编号目录的太空飞行体将被终生跟踪。卫星星历以开普勒定律轨道6根数之间的数学关系计算飞行体的时间、坐标、方位、速度等各项参数，具有极高的精度。

TLE星历可以精准计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的时间、位置、速度等运行状态；能表达天体、卫星、航天器、导弹、太空垃圾等飞行体的精确参数；能将飞行体置于三维的空间，用时间立体描绘天体的过去、现在和将来。TLE星历的时间采用世界标准时间（UTC），TLE星历标准格式如图1所示。

图1 TLE星历标准格式

2 TLE星历参数解析

以图1卫星星历为例，第一行为卫星名称。卫星发射后的最初一批TLE数据里，卫星名称不确定时通常命名为Object A， B， C等，待信息确认后，再以正式名称正式命名。某些情况下，这一行里还会出现数字，通常是关于卫星的尺度、亮度等。

卫星名称下面两行是卫星的轨道位置参数数据，共为上下两行，每行69个字符，包括0-9、A-Z（大写）、空格、点和正负号，其他字符是无意义的。具体含义如表1和表2所示。

表1 TLE星历第一行参数信息表

表1中，平均运动的一阶时间导数用来计算每一天平均运动的变化带来的轨道漂移，提供给轨道计算软件预测卫星的位置。两行式轨道数据使用这个数据校准卫星的位置。平均运动的二阶时间导数用来计算每一天平均运动的变化带来的轨道漂移，提供给轨道计算软件预测卫星的位置。

BSTAR调制系数，采用十进制小数，适用GP4一般摄动理论的情况下、BSTAR大气阻力这一项，除此之外为辐射压系数。BSTAR拖调制系数的单位是1/（地球半径）。

对于星历类型，美国空军空间指挥中心内部使用的为1；美国空军空间指挥中心以外公开使用标识为0。

星历编号是TLE数据根据新发现卫星的顺序给卫星的编号，当一个卫星生成了一套新的TLE数据。在新的TLE数据中，新发现卫星的星历编号按顺序排列，每个数字代表一定意义，如“Intelsat 10”卫星的星历编号为999。

校验码是指这一行的所有非数字字符，按照“字母、空格、句点、正号=0；负号=1”的规则换算成0和1后，将这一行中原来的全部数字加起来，以10为模计算后所得的和。校验码可以检查出数据存储或传送过程中的错误。按十进制加起来的个位数字的校验码，用于精确纠正误差。

表2 TLE星历第二行参数信息表

35-42 近地点角距44-51 平近点角53-63 平均运动64-68 历元轨道数69 校验码

表2中，轨道倾角是指天体的轨道面和地球赤道面之间的夹度，用0-90°来表示顺行轨道（从地球北极上空看是逆时针运行）；用90-180°表示逆行轨道（从地球北极上空看是顺时针运行）。

升交点赤经是指卫星由南到北穿过地球赤道平面时，与地球赤道平面的交点。升交点赤经是指从地球的球心点望过去，升交点的赤经坐标。

轨道离心率是指卫星椭圆轨道的中心点到地球的球心点的距离（c）除以卫星轨道半长轴（a）得到的一个0（圆型）到1（抛物线）之间的小数值。

近地点角距是指在卫星的轨道平面内，从升交点到近地点按照卫星运行方向所走过的角度。近地点角距的数值是一个范围在0-360°之间的度数。

平均运动（n）是指在一个太阳日内（24h），卫星在它的轨道上绕了多少圈。平均运动的数值可以在每天0到17圈，没有每天超过17圈的稳定的地球卫星轨道。

卫星轨道周期（T）可以通过求平均运动的倒数获得，卫星轨道半长轴可以用平均运动的数值通过开普勒第三定律求得。开普勒第三定律又称调和定律，是指行星绕日一圈时间的平方和行星各自离日的平均距离的立方成正比。

历元轨道数即在轨圈数，是指卫星从发射到TLE数据记录的TLE历时之间卫星在轨道上绕行的总圈数，在轨圈数的最后一位数是小数。

3 结束语

TLE两行星历是较为流行使用的卫星星历数据之一，在保证精确度的情况下，参数相对较少，计算相对来说较为简便。我们也可以使用Orbitron软件对TLE星历数据进行计算处理，非常便捷地进行卫星的追踪，获得卫星的经度、纬度、高度、倾角等轨道位置信息。