一種粗略測定天體軌道的方法。在軌道計算中，人們事先不必對天體軌道作任何初始估計，而是從若幹觀測資料出發，根據力學和幾何條件定出天體的初始軌道，以便及時跟蹤天體，或作為軌道改進的初值。為瞭計算六個軌道要素（見二體問題），至少必須有三次光學觀測，因為每次觀測隻能得到天體座標的兩個分量。
軌道計算是從研究彗星的運動開始的。在牛頓以前，對天體運動的研究基本上帶有幾何描述的性質。第穀首先試圖計算彗星軌道，但未獲成功。困難在於隻能觀觀測彗星的方向，而不知道它同地球的距離，由於缺少力學規律的指引，無法根據這些定向資料求得天體的空間軌道。在牛頓運動定律和萬有引力定律發現後，開普勒定律有瞭力學解釋，得到瞭橢圓運動的嚴格數學表達式，終於能利用少數幾次時間相隔不長的觀測來測定彗星的軌道。
拉普拉斯方法 第一個正式的軌道計算方法是牛頓提出的。他根據三次觀測的資料，用圖解法求出天體的軌道。哈雷用這個方法分析瞭1337～1698年間出現的24顆彗星，發現1531年、1607年和1682年出現的彗星是同一顆彗星，它就是有名的哈雷彗星。在這以後，歐拉、朗伯和拉格朗日等人也在軌道計算方面做瞭不少研究。拉普拉斯於1780年發表第一個完整的軌道計算的分析方法。這個方法不限制觀測的次數，首先根據幾次觀測，定出某一時刻天體在天球上的視位置（例如赤經、赤緯）及其一次、二次導數，然後從這六個量嚴格而又簡單地求出此時天體的空間坐標和速度，從而定出圓錐曲線軌道的六個要素。這樣，拉普拉斯就將軌道計算轉化為一個微分方程的初值測定問題來處理。從分析觀點來看這是一個好方法，然而軌道計算是一個實際問題，要考慮結果的精確和計算的方便。拉普拉斯方法在實用上不甚方便。由於數值微分會放大誤差，這就需要用十分精確的觀測資料才能求出合理的導數。盡管許多人曾設法降低這種過高的觀測要求，並取得一定進展，但終究由於計算繁復，在解決實際問題時還是很少使用。
奧伯斯方法和高斯方法 與拉普拉斯不同，奧伯斯和高斯則認為，如果能根據觀測資料確定天體在兩個不同時刻的空間位置，那麼對應的軌道也就可以確定瞭。也就是說，奧伯斯和高斯把軌道計算轉化為一個邊值測定問題來處理。因此，問題的關鍵是如何根據三次定向觀測來定出天體在空間的位置。這既要考慮軌道的幾何特性，又要應用天體運動的力學定律。這些條件中最基本的一條是天體必須在通過太陽的平面上運動。由於從觀測掌握瞭天體在三個時刻的視方向，一旦確定瞭軌道平面的取向，除個別特殊情況外，天體在三個時刻的空間位置也就確定瞭。軌道平面的正確取向的條件是所確定的三個空間位置能滿足天體運動的力學定律，例如面積定律。
彗星軌道大都接近拋物線，所以在計算軌道時，常將它們作為拋物線處理。完整的拋物線軌道計算方法是奧伯斯於1797年提出的。他采用牛頓的假設，得到瞭彗星地心距的關系式；再結合表示天體在拋物線軌道上兩個時刻的向徑和弦關系的歐拉方程，求出彗星的地心距；從而求出彗星的拋物線軌道。到現在為止，奧伯斯方法雖有不少改進，但基本原理並沒有變，仍然是一個常用的計算拋物線軌道的方法。
1801年1月1日，皮亞齊發現瞭第一號小行星（谷神星），不久高斯就算出瞭它的橢圓軌道，他的方法發表於1809年。高斯使用逐次近似法，先求出天體向徑所圍成的扇形面積與三角形面積之比，然後利用力學條件求得天體應有的空間位置，再從空間位置求得軌道。高斯不僅從理論上、而且從實際上解決瞭軌道計算問題。可以說，用三次觀測決定軌道的實際問題是高斯首先解決的。高斯以後，雖然有人提出一些新方法，但基本原理仍沒有變。
人造衛星軌道計算 計算小行星軌道的經典方法，原則上都能用來計算人造衛星的軌道。在考慮到人造衛星的運動特點之後，又提出瞭一些新的方法。人造衛星運動快，周期短，記時誤差對軌道計算結果影響顯著。巴特拉科夫在高斯方法的基礎上，用增加觀測資料的辦法，對記時有誤差的軌道計算法作瞭改進。近地衛星一天繞地球飛行十多圈，容易從觀測定準它的周期，因而也就知道瞭軌道半長徑，相應地提出瞭已知半長徑的軌道計算法。人造衛星離地球近，視差現象明顯，利用兩站或多站同步觀測容易求得衛星地心距，可以簡化經典計算方法。針對衛星攝動影響大的情況，又出現瞭考慮攝動的軌道計算法。盡管這些方法多種多樣，仍不外乎從觀測資料求得兩個點的向徑，或一個點的向徑和速度，從而得到軌道要素。
通過對人造衛星激光測距和多普勒測速，利用多站同步觀測，或結合光學觀測等方法，可以直接得到衛星的向徑和速度，從而求得衛星的軌道。應用高速電子計算機，可以進行復雜的迭代運算。因此，目前更多的是綜合各種類型的觀測資料作軌道改進，而不把精力放在初始軌道的計算上。現代技術條件已能使入軌後的衛星軌道同預定軌道相差不大。這樣，預定軌道就能作為初始軌道使用。
參考書目
P.R.Escobal，Methods of Orbit Determination，J.Wiley and Sons，New York，1965.
A.D.Dubyago，The Determination of Orbits，Macmillan Co.，New York，1961.