在交会对接中，常用的参考坐标系有地球惯性坐标系、T轨道坐标系、T本体坐标系、C轨道坐标系、C本体坐标系、视线坐标系等，上述坐标系之间的关系如图5所示。
（1）T轨道坐标系—oT xT yT zT，用符号fT表示。fT的原点oT是T的质心，oT xT与T的速度方向相同，oT zT从OT指向地心，yT垂直于xT zT构成的轨道平面并符合右手规则。fT是随着T旋转而转动的坐标系，该坐标系是交会对接相对动力学模型重要的参考坐标系。
（2）T本体坐标系—oT xTb yTb zTb，用符号fTb表示。fTb的原点oT是T的质心，oT xTb沿航天器纵轴，指向前；oT zTb在T对称平面内，指向下；oT yTb垂直于对称平面，且符合右手螺旋规则。当T相对于fT的姿态角为0时，fTb与fT重合。
（3）C轨道坐标系—oC xC yC zC，用符号fC表示。fC的原点oC是C的质心，oC xC与C的速度方向相同，oC zC从oC指向地心，y C垂直于xC zC构成的轨道平面并符合右手规则。
（4）C本体坐标系—oC xCb yCb zCb，用符号fCb表示。fCb的原点oC是C的质心，oC xCb沿航天器纵轴，指向前；oC zCb在C对称平面内，指向下；oC yCb垂直与对称平面，且符合右手螺旋规则。
（5）地球惯性系—oe xIyIzI为地球惯性坐标系，用符号fI表示。原点oe为地球质心，在基准时刻，fI与fT平行，且Oe xI zI与T轨道平面重合。该坐标系可以作为C、T旋转运动的参考坐标系。
（6）视线坐标系—oT xL yL zL，用符号fL表示。原点oT位于T的质心，定义oT xL为oT指向C的方向，即视线方向。视线在oT xT yT平面的投影称为视线投影，该投影与oT xT之间的夹角为方位角p，视线与该投影之间的夹角称为高低角q。oT xL yL zL可由oT xT yT zT绕zT旋转p，而后绕yT′旋转q得到。
图5 交会对接中坐标系的定义
假设fI、fT、fL坐标系的单位矢量分别为iI，jI，kI、iT，jT，kT、iL，jL，kL，根据fI与fT、fT与fL之间的关系，得
其中θ=ωt为T的轨道偏角，且
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