Starlink卫星TLE轨道数据的相关分析
文 | 刘帅军、徐帆江、刘立祥、严文励、秦明宇、林翊钧（中国科学院软件研究所 中国科学院大学）
摘要
截至2025年5月19日，Starlink卫星累积发射8648颗。本文对自2019年SpaceTrack发布的TLE轨道数据开展跟踪分析，包括所有卫星的TLE发布数量、频次，并重点针对Starlink卫星的TLE从发布数量、单星TLE数量及重复数据差异进行分析。
结果表明：
（1）SpaceTrack所发布TLE数据重复总体占比20%；
（2）TLE重复数据绝大多数完全一致，内容上有差异的仅占比0.16%；
（3）发布数据量在个别时间上有明显差异，如2025年4月30日、5月1日两天发布数量几乎为零；
（4）较早发布的旧数据或较晚发布的新数据在数据质量方面均存在问题，难以直接通过新旧程度判断其优劣。
01
全球卫星TLE数据统计分析
2025年5月18日0时-24时（UTC-0时间），Space-Track发布轨道TLE数据共61113条。其中，同一颗卫星在相同轨道历元（Epoch）存在TLE数据重复（记作：数据重复）共11626条，占比：19.02%；卫星国际编号与TLE中简写国际编号不一致（记作：ID不一致）共190条，占比：0.31%。经筛选（去除数据重复及ID不一致）后的TLE数据共49297条，占比：80.67%。
图 1 过去一个月全球卫星TLE数据统计
图 2 过去一个月全球卫星TLE数据占比统计
由上可知：
（1） 过去一个月每天发布TLE数量总体平稳，但在个别天数波动很大，如5月1日、2日几乎没有发布数据，具体原因待后续探究。
（2） 数据重复占比总体稳定，维持在20%左右。
02
Starlink卫星TLE统计情况
从数据有效性、单星TLE数量分布开展分析。
2.1 数据有效性
2025年5月18日0时-24时（UTC-0时间），Space-Track共发布21454条Starlink卫星的轨道TLE数据。其中，数据重复有4958条，占比：23.11%；ID不一致有0条，占比：0.0%；经筛选后TLE数据共16496条，占比：76.89%。
图 3 过去一个月Starlink卫星TLE数据统计
图 4 过去一个月Starlink卫星TLE数据占比统计
2.2 单星TLE数量分布
筛选后的16496条TLE数据，涉及卫星7394颗。当天活跃卫星（发布有TLE数据且尚未陨落的卫星）7464颗，TLE数据覆盖率99.06%。
当天活跃卫星中，新增1条TLE的卫星有1578颗，占比21.14%。新增2条TLE的卫星有3152颗，占比42.23%。新增3条TLE的卫星有2072颗，占比27.76%。新增4条TLE的卫星有562颗，占比7.53%。新增5条TLE的卫星有30颗，占比0.4%。
图 5 新增卫星占比
无新增TLE的卫星有70颗，占比0.94%。其中至今天数在两天以内（2025年5月17日0时-19日0时，UTC-0时间）的有42颗，超过两天无新增的有2025-076AC等28颗，该28颗卫星轨道高度变化如下：
图 6 无新增TLE数据时间超过两天的Starlink卫星历史高度变化
03
Starlink卫星
TLE数据重复统计分析
自2019年5月Starlink首颗卫星发射至2025年5月11日，SpaceTrack共发布Starlink卫星TLE数据1664.48万条，其中数据重复334.43万条，占比20.09%。这些重复数据中，绝大多数TLE完全一致，仅6350条数据存在差异（包括内容或格式），若仅考虑内容上的差异则仅5453条数据，占比：0.16%。
3.1 TLE数据含义解释
参考SpaceTrack中关于TLE格式的定义（https://www.space-track.org/documentation#tle），TLE主要由行1与行2组成，也可包含行0。示例如下：
行0主要信息如下：
行0
列
例
描述
1-24
ISS (ZARYA)
基于卫星目录中的信息的对象的公用名。
行1含义如下：
行1
列
标识
例
描述
1
1
1
行号
3-7
NORAD
25544
卫星目录号
8
CLASS
U
Elset 分类
10-17
INTLID
98067A
国际名称号
19-32
EPOCH
轨道历元（UTC）
*注意：在第21列和第22列中可以接受空格
34-43
1stP
.00020137
关于时间的平均运动的一阶导数
45-52
2stP
00000-0
关于时间的平均运动的二阶导数（假设小数点）
54-61
BSTAR
16538-3
BSTAR拖动项
63
SGP/SDP
0
元素集类型
65-68
idx
999
元素编号
69
Chck
3
校验和
行2含义如下：
行2
列
标识
例
描述
1
2
2
行号
3-7
NORAD
25544
卫星目录号
9-16
INCL
51.6335
轨道倾角 （度）
18-25
RAAN
344.776
升交点的赤经（度）
27-33
EFFC
0007976
偏心率（仅保留小数位，前应补0.）
35-42
ArgOfP
126.2523
近地点辐角（度）
44-51
TrueAno
325.9359
平近点角（度）
53-63
RndPerD
平均运动（转数/天）/日绕地球圈数
64-68
RndTtl
32890
绕地球总圈数
69
Chck
6
校验和
3.2 数据重复中字段差异性总体占比分析
经对数据重复的多组TLE相互对比分析，发现差异字段占比、差异位占比及总体差异分布统计如下：
图 7 数据重复且内容有差异的Starlink卫星TLE数据差异分析
由上可看出：
（1）有较明显差异的字段包括：一阶时间导数、二阶时间导数、BSTAR拖动项、行1校验和、轨道倾角、RAAN、偏心率、近地点辐角、平近点角、日绕地球圈数、绕地球总圈数、行2校验和；同时，一阶时间导数等字段有差异，但高位差异小，低位差异大。
（2）NORAD有微小差异的数据共22组，占比0.40%。该22组数据是由所发布TLE数据中字段有误导致，即NORAD与COSPAR_ID映射关系写错，具体如下：
3.3 数据重复中轨道高度等差异分析
在TLE轨道数据中，日绕地球圈数反映了卫星轨道高度。5453组重复数据中，日绕地球圈数参数不一致的有969组，占比17.77%。
将日绕地球圈数转换为轨道高度，则数据重复两组TLE的轨道高度差总体分布如下：
44.69%的数据（433组），轨道高度误差在0.01km内；
71.82%的数据（696组），轨道高度误差在0.1km内；
91.95%的数据（891组），轨道高度误差在0.5km内；
95.67%的数据（927组），轨道高度误差在1.0km内。
轨道高度误差超过1.0km的有42组，轨道高度对比如下：
其中，有一组数据值得关注，发布较早的数据轨道高度730km，而新发布的数据轨道高度为336km。如下为所涉及的三组TLE数据：
(1)
发布较早的旧数据，
发布时间：2023-09-01 06:56:20
(2)
发布较晚的新数据，
发布时间：2023-09-01 17:48:03
(3)
发布较晚的新数据，
发布时间：2023-09-01 22:46:17
其中，进一步综合编号57437的卫星轨道数据来看，发布较早的旧数据为数据野值。
轨道倾角方面，5453组数据重复TLE中，轨道倾角参数不一致的有452组，占比8.29%。其中，差异较大的也是因为数据野值问题。
04
总 结
本文对SpaceTrack所发布的TLE轨道数据开展分析，主要包括每日发布数量及TLE数据重复性等方面。重点针对Starlink卫星轨道数据重复的334.43万条数据分析，发现内容上有差异的仅5453组（占比0.16%），且差异较大的数据多为野值。
TLE轨道数据对于开展构型研判、轨位异动等具有重要作用，而数据质量对结果具有重要影响，因此开展TLE轨道数据完备性、重复性等相关分析具有重要意义。除却上述工作，从数据发布时间、升交点经度等分布的分析，也有助于开展空间态势感知策略反演。返回搜狐，查看更多