空间物体轨道摄动解析计算方法-编制说明.pdf

国家标准编制说明

1工作简况

1.1任务来源

本标准是国标委发[2024]18号下达的国家标准计划项目之一，由全国宇航技术及其

应用标准化技术委员会（SAC/TC425）提出并归口，#分技术委员会（SAC/TC425/SC5）执

行，南京大学牵头起草，中国科学院国家天文台、西安卫星测控中心、北京航天飞行控

制中心和中国航天标准化研究所参与编写。

计划号T-469。

计划名称：空间物体轨道摄动解析计算方法。

计划周期：2024年4月～2025年10月。

计划采标程度：无。

1.2制定背景

目前，卫星/碎片等空间物体的跟踪以及碰撞风险评估一般由专门的空间碎片监测机

构完成，但随着空间技术和应用的发展，除了专门机构外，科研院所和商业卫星公司等

卫星用户一般都会适当发展自身能力，保障自身资产。在此过程中，卫星用户倾向于利

用现有、成熟的软件算法开展计算。一方面可以降低开发周期和成本，另一方面采用通

用算法的计算结果一致性好，在数据交换过程中也更加具有参考价值。即使是专业用

户，除去发展自身专有的复杂算法外，有时也会选择保留这类算法作为备选项。

在空间碎片监测预警业务之外，通用、高效的轨道摄动计算方法也可应用在航天领

域其他场景中。在测控方面，这类算法可以实现瞬时根数与平均根数的转换。对于民营

航天，目前多以卫星组网提供通讯、导航、遥感服务为着眼点，这类算法可以快速地为

类似场景提供星上轨道预报的能力，服务于星地/星间链路的规划、目标引导等需求。

目前国内外尚未关于轨道摄动解析计算方法的标准。但在实践中，卫星用户多选择

使用美国军方的SGP4/SDP4模型（以下简称SGP4模型）用于快速中短期轨道预报。这一模

型的流行与常用的两行根数（TLE）数据密不可分。两行根数采用非常规的、人为修改的

定义，一般需要使用SGP4模型进行处理和转换，以保障数据定义和模型的一致性。同

时，SGP4也因为TLE的广泛使用而得以普及。

不过，SGP4作为处理TLE数据的模型和方法，其接口使用的轨道根数不是常用的开普

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勒根数，也没有定义在常规坐标系下。这既不符合相关学科的规范和使用习惯，也与航

天系统常用的定义和接口不同。由于依赖SGP4，用户有时不得不“绕道”TLE格式，甚至

不惜承受转换过程中的精度损失。

目前我国标准体系中空间物体的轨道数据规范国家标准（GB/T43223-2023）已经发

布并实施。该规范采用主流、常规的模型和定义，与航天领域的工程、研究习惯一致。

从应用和推广的角度，无论是专门的空间碎片监测机构、测控单位，还是对轨道的定义

和应用并不熟悉的普通卫星用户，都需要符合该数据规范、兼容常规定义的空间物体轨

道摄动解析计算方法。

本标准主要规范了空间物体轨道摄动解析计算中的概念和方法，解析计算在有关业

务流程中的应用，以及解析公式的形式及相关常数。

1.3起草过程

1）成立标准起草组

标准计划下达后，全国宇航标委会成立标准起草组，由南京大学牵头负责，标准编

写过程中按需补充有关单位和人员。组成及任务分工如下。

起草单位主要包括：南京大学、中国科学院国家天文台、西安卫星测控中心、北京

航天飞行控制中心和中国航天标准化研究所。

起草人员主要包括：。

任务分工为：汤靖师、刘静、程昊文、刘林、王彦荣、曹建峰、张耀、甘庆波、郑

峰椿负责标准内容大纲制定、资料收集分析、技术参数的确定以及标准条款的编写等工

作。李大卫、胡松华、泉浩芳、赵南英主要负责意见收集整理、标准化格式、国内外相

关技术与标准资料翻译研究等工作。

2）20起草阶段

2024年7月，起草组在充分调研国内外技术和标准现状基础上，形成标准征求意见稿

（一稿）。

2国家标准编制原则、主要内容及其确定依据

2.1标准编制原则

本标准编制原则主要包括：

本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起

草规则》的规定编写，紧密结合工程任务实践，注重标准的科学性、适用性和可操作

性。

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a）科学性

本标准规定的概念和方法以航天器轨道基本理论为基础，具体公式采用严格的常微

分方程解析