При описании движения спутников используется звездная система координат, которая может быть как сферической, так и декартовой. Применительно к изучению движения небесных тел преимущественное распространение получила сферическая система координат В связи с тем, что суточный параллакс всех звезд практически равен нулю, начало этих систем можно поместить в любой точке как внутри (в том числе и в центре масс), так и на поверхности Земли, отчего сферические координаты, характеризующие направление на звезду, изменяются несущественно. Координатными поверхностями этих систем являются сфера единичного радиуса конические поверхности с вершиной в начале координат и осью, параллельной некоторому положению оси вращения Земли; полуплоскости, ограниченные осью конических поверхностей.

Вторая экваториальная система координат
Если начальная полуплоскость проходит через точку весеннего равноденствия, то система координат не участвует в суточном вращении Земли и в этом смысле неподвижна. Такая система координат обычно используется в практической астрономии и называется второй экваториальной. Направления на звезды в этой системе задаются прямым восхождением а и склонением S.

Исходя из того, к какому положению экватора и к какому равноденствию отнесена система координат, различают:

-мгновенную систему, определяемую мгновенным экватором и истинной точкой весеннего равноденствия;
-среднюю систему на эпоху Г, в которой используются средний экватор и точка весеннего равноденствия на эту эпоху.

Система на определенную эпоху Т0 закрепляется координатами звезд в каталоге. Изменение их со временем вызывается только собственным движением звезд. Мгновенная звездная система не является инерциальной. Вследствие того, что на каждый момент она фиксируется в пространстве направлением оси вращения Земли, которое изменяется под влиянием прецессии и нутации, координаты звезд в этой системе непрерывно изменяются (смещение звезд по положению за год может достигать 20″).

Первая экваториальная гринвичская система координат
При рассмотрении вопросов космической геодезии приходится использовать звездную систему координат, которая отличается от мгновенной тем, что ее начальная полуплоскость не проходит через точку весеннего равноденствия, а располагается параллельно мгновенной плоскости меридиана Гринвича. Такая система участвует в суточном вращении Земли и в этом смысле является вращающейся. Эта система соответствует первой экваториальной гринвичской системе координат, используемом в астрономии. Направления в этой системе координат задаются гринвичским часовым углом г, или противоположным ему по знаку углом у, и склонением 6.

Наряду с экваториальными используется система координат, в которой отсчетными плоскостями являются плоскости горизонта и меридиана пункта. Такая система координат называется горизонтальной. Направление в этой системе определяется зенитным расстоянием Z азимутом А.

Если оси системы направлены так, как это имеет место в первой экваториальной системе координат, т е. система координат жестко связана с Землей, то вращение Земли не изменяет координат пунктов. Если же координатные оси направлены так же, как во второй экваториальной системе, имеет место непрерывное изменение координат и у вследствие вращения Земли.

Орбитальная система координат, эфемериды спутника Спутники вращаются вокруг Земли по эллиптическим орбитам. Если бы Земля представляла собой однородную сферу, а спутник представлял бы собой материальную точку, на которую не воздействуют никакие силы кроме притяжения Земли, то в соответствии с законами Кеплера орбита спутника была бы плоским неизменным эллипсом, один из фокусов которого совпадал бы с центром масс Земли. Реальный спутник подвержен воздействию возмущающих ускорений, поэтому форма орбитального эллипса и его ориентация в пространстве меняется.

Начало орбитальной системы координат совпадает с центром масс Земли. Большая полуось а и малая полуось Ь характеризуют ее размеры и форму. Практически для характеристики орбиты используют большую полуось в и эксцентриситет.

Плоскость орбиты пересекается с плоскостью экватора по лини которую называют линией узлов. Точка А, в которой спутник пересекает плоскость экватора, переходя из южного полушария в северное, называется восходящим узлом орбиты. Противоположная ей точка А’ называется нисходящим узлом. Помимо большой полуоси а и эксцентриситета е элементами орбиты являются Q — долгота восходящего узла орбиты (отсчитывается в плоскости экватора на восток от направления на точку весеннего равноденствия), ап — аргумент периметра (угол в плоскости орбиты между направлениями на восходящий узел и перигей), — угол наклона плоскости орбиты к плоскости экватора. Положение спутника на орбите характеризуют истинной аномалией и. Сумма аргумента перигея и истинной аномалии называется аргументом широты. Поскольку движение реального спутника подвержено влиянию возмущающих ускорений, то элементы орбиты должны быть известны в конкретный момент времени. Элементы, характеризующие орбитальное движение спутника на исходную эпоху в совокупности с параметрами, определяющими изменения этих элементов с течением времени, составляют эфемериды спутника. Каждый спутник транслирует свои эфемериды в составе навигационного сообщения.