Gpredict 简介

Gpredict 是一个免费的开源软件，用于实时跟踪人造卫星轨道，特别适合业余无线电爱好者、天文爱好者以及卫星通信用户使用

Gpredict 的主要功能：

它能进行卫星轨道跟踪，支持跟踪多个卫星的实时数据以及覆盖范围，并且你也可以设置地面站（即你所在的位置），自动计算卫星何时升起、何时下落、方位角、高度等

预测卫星何时会出现在你所在地的天际线上，适合做无线电通联或接收卫星数据，可以通过 CAT（Computer-Aided Tuning）控制收发机进行频率自动调整（Doppler 补偿）

安装

Gpredict 有多种安装方式，下载页可以见官网：Gpredict Donwload Information

对于 Mac 用户来说，可以使用 Homebrew 来进行安装：

brew install gpredict

安装好之后，尝试使用 --help 来看看有啥参数：

~ % gpredict --help      
Usage:
  gpredict [OPTION…]

Gpredict is a graphical real-time satellite tracking and orbit prediction program.
Gpredict does not require any command line options for nominal operation.

Help Options:
  -h, --help               Show help options
  --help-all               Show all help options
  --help-gtk               Show GTK+ Options

Application Options:
  --clean-tle              Clean the TLE data in user's configuration directory
  --clean-trsp             Clean the transponder data in user's configuration directory
  --display=DISPLAY        X display to use

启动图形化界面

 gpredict --display=DISPLAY

添加地面站

地面站你可以理解为当前我们所在的位置，先点击 Edit（编辑），然后再点击 Preferences（偏好设置）

进入之后点击 Ground Stations（地面站）

第一次如果你没有设置的话，会出现一个名叫 Simple 的地面站，这个是示例，我们并不需要，你可以删掉

点击下面的 Add New（添加新地面站），来添加我们自己的地面站

image.png

这里的 Name（名称），你的地面站的名称，例如 "Home", "Office", "Japan Location" 等，这只是一个方便你识别的标签，但必须是英文

Description (描述)，对你地面站的额外描述信息，可选

Location (位置)，这是一个文本字段，你可以手动输入位置名称，或者点击旁边的 "Select" (选择) 按钮，Gpredict 可能会提供一个地图或数据库让你选择城市，但是大陆大部分地区都是没有的，所以不用管它

Latitude (纬度) (°)，这是最重要的参数之一，它表示你的地面站与赤道的南北距离，可以使用高德地图或者别的第三方工具来获取，对于中国大陆的用户来说，这里要选 North（北纬）

Longitude (经度) (°)，这是最重要的参数之二。它表示你的地面站与本初子午线（英国格林尼治）的地理东西距离，和纬度一样，可以使用高德地图来获取，对于中国大陆的用户来说，这里要选 East（东经）

在这里推荐两个获取地面站经纬度的网站，一个是第三方的：高德地图获取地图坐标（GCJ-02坐标） - openGPS.cn，这个的好处是不用登录，坏处就是得自己在地图上找，这个搜索不太管用；另外一个是高德官方的：坐标拾取器 | 高德地图API，好处是可以搜索，坏处是必须要不登陆只能获得经纬度小数点后 2 位

Locator (定位符)，这是 Maidenhead Locator Grid (梅登海德定位网格) 的代码。业余无线电爱好者常用的一个短代码，用于快速表示一个地理区域，如果你输入了经纬度可以不用填写，软件会自动生成

Altitude (海拔) (m ASL)，也比较重要，表示你的地面站距离海平面的高度，单位通常是米 (m) 或英尺 (ft)，ASL 代表 Above Sea Level (高于海平面)，现在手机指南针好像不能直接显示海拔了，建议找个第三方软件看看

Weather St (气象站)，这可能是一个与外部气象数据源集成的功能，用于获取你地点的实时气象信息，对于卫星追踪本身来说，不是必须的

至此，地面站添加完成

更新 TLE 数据

TLE 是一种标准化的文本格式，用来精确描述一颗绕地球运行的卫星在某个特定时刻的轨道状态，你可以把它理解为卫星在太空中的 “身份证” 和 “实时位置报告”，只不过这个报告是用一套特殊的数字代码来表示的

为了能准确追踪到卫星，有必要定期更新 TLE 数据

回到主页面，点击 Update TLE data from network，此时会自动从网络上下载最新的数据，当然有可能会出现网络问题，请自行准备相关工具

添加你的追踪

此时主页面还不是我们想追踪的卫星，我们需要手动添加我们想要追踪的卫星

点击上方菜单栏的 File（文件），再点击 New module（新模组）

在新弹出的窗口中填写 Module name（模块名），这里的模块名必须是英文，这个名称会显示在 Gpredict 主界面的模块标签上，方便你识别

Ground station (地面站)，这个下拉菜单会列出你已经在 Gpredict 中设置的所有地面站（也就是你的观察位置）

Satellites (卫星) 区域，这是这个界面的核心部分，用于选择你希望在这个模块中显示和追踪的卫星

有两种筛选方式，一种是直接在搜索框搜索你想追踪的卫星，比如说我想追踪 NOAA 气象卫星，那么我就可以直接搜索

image.png

或者你可以选择下面的下拉框，可以选择对应分类下的卫星，也可以快速检索

箭头按钮 ( --> 和 <-- )：--> (向右箭头): 选中左侧列表中的卫星，点击此按钮将其移动到右侧的 “Selected Satellites” 列表，<-- (向左箭头): 选中右侧列表中的卫星，点击此按钮将其移除

image.png

确认右侧的 “Selected Satellites” 列表中包含了所有你想在这个模块中显示的卫星，点击右下角的“OK”

完成这些步骤后，你就会在 Gpredict 的主界面上看到一个新的模块标签（例如 “NOAA Satellites” ），并且地图上会显示你所选的 NOAA 卫星的实时位置和它们的覆盖范围了

回到主界面，点击下面的 Tag，选择对应的模块

之后你就可以看到你自己在模块中选中的卫星

阅读主界面，预测卫星

我们可以大致将主界面由上到下分为三部分：

  1. 顶部信息和模块选择区 (Top Information and Module Selection Area)
  2. 主地图显示区 (Main Map Display Area)
  3. 地面站与卫星详细信息区 (Ground Station and Satellite Details Area)

image.png

主地图显示区 (Main Map Display Area)

这是 Gpredict 界面的主体，以地球地图为背景，实时显示卫星的位置和覆盖范围

地球地图 :

显示地球的陆地和海洋，通常会以不同的颜色区分白天和夜晚区域

  • 灰色区域: 表示当前是夜晚
  • 亮色区域: 表示当前是白天
  • 刻度线 (经纬度): 地图上会有经度和纬度的刻度线，帮助你定位

地面站标记 (Home, sample, Copenhagen, Denmark：

地图上会用一个小图标，就是一个小点标记你设置的地面站位置

卫星图标和名称 (NOAA 19, NOAA 18, NOAA 15, FO-29, AO-91, ISS 等)

  • 这些小图标代表你当前模块中选定的卫星
  • 它们会实时在地图上移动，显示当前的地理位置（星下点）
  • 点击卫星图标可以选中它，然后在下方区域查看其详细参数

卫星轨道线 (细线)：

  • 从卫星图标延伸出去的细线是卫星的预测轨道，它显示了卫星未来或过去一段时间的路径

卫星覆盖范围 (Footprint - 黄色椭圆)：

  • 每个卫星周围的黄色椭圆形区域表示该卫星的信号覆盖范围
  • 如果你设置的地面站位于这个黄色区域内，理论上你就可以接收到该卫星的信号

下一个事件提示 (Next: NOAA 19 in 34:09, Next: AO-73 in 07:38):

在地图区域的右上角，会提示下一个即将过境你地面站的卫星名称以及距离过境开始的剩余时间，这是一个非常方便的倒计时

在有些图中，地图右下角也会有类似的提示，如 “NOAA 18 AOS in 02:24:44”

地面站与卫星详细信息区 (Ground Station and Satellite Details Area)

这部分位于 Gpredict 窗口的下方，提供了详细的实时数据和罗盘指示器

如何选择要观察的卫星

点击这个列表一样的东西即可，被选中的卫星，在地图上的椭圆轨迹会变成白色

方位罗盘 (Azimuth / Elevation Indicator)：

左下角的圆形罗盘

  • N, E, S, W: 标记了正北、正东、正南、正西方向
  • 同心圆: 表示仰角刻度（0° 在外圈，90° 在中心）
  • 卫星指针 / 点: 罗盘上会有一个点或箭头，指示当前选中卫星的方位角和仰角相对于你的地面站的位置
  • 用途: 直观地告诉你如何指向你的天线来接收卫星

此时可以看到卫星过境，从罗盘上可以看到其方位，方便对准

下一个事件提示 (罗盘下方，e.g., Next: NOAA 19 in 34:08)

与地图右上角的提示相同，再次强调下一个即将发生的卫星过境事件

选中卫星详细参数列表 (右侧大区域，e.g., NOAA 18, NOAA 19, AO-73)

  • Azimuth (方位角)：卫星的水平方向
  • Elevation (仰角)：卫星的垂直高度
  • Slant Range (斜距)：卫星与你的直线距离
  • Range Rate (距离变化率)：卫星靠近或远离的速度
  • Next Event (下一个事件)：下一个 AOS 或 LOS 时间
  • SSP Loc (星下点位置)：卫星在地球表面的垂直投影点
  • Footprint (覆盖范围)：信号覆盖直径
  • Altitude (高度)：卫星距离地面的高度
  • Velocity (速度)：卫星的飞行速度
  • Doppler@100M (多普勒频移)：信号频率因卫星移动而产生的变化
  • Sig. Loss (信号损失)：理论信号衰减
  • Sig. Delay (信号延迟): 信号传输时间
  • Mean Anom (平近点角) / Orbit Phase (轨道相位) / Orbit Num (轨道编号)：轨道力学参数
  • Visibility (可见性)：卫星是否处于日照下（肉眼可见性）

对于我们业余无线电玩家，重点需要关注的参数有：

  1. Next Event (下一个事件) 和相关时间 (AOS / LOS)
    这是你开始和结束接收 / 通信的精确时间，它告诉你何时卫星会进入你的地平线（AOS），以及何时会离开（LOS）
  2. Azimuth (方位角) 和 Elevation (仰角)
    这两个参数直接指导你如何调整定向天线的指向，对于定向天线（如八木天线），在过境过程中，实时观察这两个数值，并不断调整你的天线，使之精确指向卫星；对于垂直天线（棍子天线），无需关注方位角，因为它是全向的，需要关注其仰角，关注其变化趋势，尤其是在高仰角时，信号可能会因天线特性而衰减或消失
  3. Doppler@100M (多普勒在 100MHz) / Doppler Shift (多普勒频移)
    卫星高速移动会导致信号频率发生偏移（多普勒效应），如果不进行多普勒校正，你可能会收不到信号或信号质量很差，Gpredict 会实时显示多普勒频移值，你需要根据这个值，在你的无线电设备上不断调整接收频率，以抵消多普勒效应，例如，如果 Gpredict 显示 +500 Hz，你就将频率向上调整 500 Hz；如果是 -500 Hz，就向下调整 500 Hz
  4. Max El (Maximum Elevation - 最大仰角)
    用来选择过境卫星，它告诉你卫星在过境期间能达到的最高点，高 Max El (接近 90°)，通常意味着信号路径短，信号可能较强，但对于垂直天线可能会有盲点；低 Max El (例如 10°-30°)，信号可能较弱，过境时间短，容易受障碍物影响，但对于垂直天线可能反而更适合接收

结语

由于笔者也是萌新 HAM，对于各种知识的理解和运用没有那么周到，还请各位老火腿多多指教

最后修改：2025 年 07 月 20 日
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