为了要描述轨道运动，必须先定义固定之参考座标。一般以太阳为中心的轨道运动，利用日心座标系(heliocentric coordinate system)为参考座标，例如行星、慧星、小行星，及星际旅行卫星等。若是讨论在地球周围的卫星时，则以地心座标系(geocentric coordinate system)为参考座标。在月球或某行星之周围时，则以月球中心(selenocentric coordinate system)或该行星中心(planotocentric coordinate system)为参考座标。若以卫星之轨道面为基准面(fundamental plane)所定义之近焦点座标系(penifocal calcoordinate system)，可以很方便的描述卫星之运动，即为轨道面座标系。