在地心赤道慣性坐標系( ECI )中,描述衛星橢圓軌道的基本常數稱為軌道要素,又稱為軌邊根數。衛星橢圓軌道的開普勒軌道要素***有6個:
1)軌道大小
2)軌道形狀
3)軌道空間方位
4)軌道平面在三維空間中的方位
5)軌道在二維軌道平面中的方位
6)衛星的起始位置
壹旦6個軌道要素定了,衛星再空間的軌道和每壹時刻的坐標點就確定了。
軌道半長軸 (Seminmajor Axis)
又稱長半軸,起長度是橢圓軌道長軸的壹半。長軸確定後,軌道的大小就確定了。
軌道偏心率 (Eccentricity)
偏心率為橢圓兩焦點之間的距離與長軸的比值,他決定了軌道的“不圓度”。
偏心率為0,軌道為正圓;
偏心率為1,軌道為拋物線;
偏心率為[0, 1]之間,軌道為橢圓;偏心率越小越接近於圓。
偏心率和半長軸決定軌道曲線所包圍的面積大小和形狀。
軌道在三維空間中的位置由2個參數來描述: 軌道傾角 和 軌道升交點赤經
軌道傾角 (Inclination)
軌道平面與地球赤道平面的夾角,用地軸的北極方向與軌道平面的正法線方向之間夾角來度量。傾角的範圍為[0, 180]。
當傾角<90°則是 順行軌道 ,此時衛星總是從西(西南/西北)向東(東北/東南)運行。
當傾角>90°則是 逆行軌道 ,衛星的運行方向與順行軌道相反,與地球轉動方向相反。
當傾角=90°為 極軌道 ,此時衛星經過南北極上空;傾角在90°附近則稱為 近極軌道 。
軌道升交點赤經 (RAAN)
即為衛星軌道穿過赤道面時,與地球赤道平面有兩個焦點(傾角為0°的時候除外),衛星從南半球穿過赤道平面到北半球的運行弧段稱為 升段 ,這時候穿過赤道平面的點稱為 升交點 ;
衛星從北半球到南半球的運行弧段稱為 降段 ,這時候穿過赤道平面的交點稱為 降交點 ;
春分點和升交點對地心的張角稱為 升交點赤經 ,規定從春分點逆時針(在北極上看)量到升交點。升交點赤經範圍[0,360)
軌道傾角和升交點赤經***同決定軌道平面在空間的方位。 (傾斜程度+軌道平面旋轉程度)
決定軌道在軌道平面內的方位,由壹個參數來描述: 近地點幅角 。
近地點幅角 (Argument of Perigee)
在衛星軌道中,距離地心最近的點稱為 近地點 ,距離地心最遠的點稱為 遠地點 。近地點幅角是 近地點與升交點對地心的張角 ,沿著衛星運動方向從升交點量到近地點。近地點幅角範圍[0, 360)
近地點幅角決定了橢圓軌道在軌道平面內的方位。 (橢圓軌道在軌道平面上的轉動幅度)
衛星在軌道中的具體位置由軌道的 真近點角 來描述。
真近點角 (True Anomaly)
即某壹時刻,軌道近地點到衛星位置的夾角。真近點角決定了衛星在軌道中的具體位置。真近點角範圍[0, 360)
在所有的軌道根數中,只有真近點角是隨著不同測量時刻而變化的,因為衛星是在軌道上不停運動的。