[发明专利]拉格朗日导航卫星自主定轨方法

权利要求书

1.一种拉格朗日导航卫星自主定轨方法，其特征在于，包括步骤如下：

通过至少包含四颗卫星的导航星座获得三组星间测距信息；

利用星间测距信息更新神经网络权值；

根据上述神经网络权值估计非线性摄动项；

利用上述得到的非线性摄动项构造神经网络状态观测器，估计出拉格朗日卫星的轨道信息；

其中，以椭圆型限制性三体问题为基础建立动力学模型并加入摄动项；椭圆型限制性三体问题模型下航天器在L₁或L₂中心会合坐标系中线性化后的动力学方程如下所示：

定义一个新的状态向量

则式(1)写成如下形式：

其中，

航天器除了受到来自两个主天体的万有引力外，还受到其他摄动力的影响，当将这些摄动考虑在内时，式(1)将变为如下形式：

其中

g_x，g_y，g_z代表三个坐标轴方向上的非线性摄动加速度，并且

观测量为卫星间的测距信息，则观测量和状态变量间的关系为：

其中，[x y z]^T和[x₂ y₂ z₂]^T分别为卫星1和卫星2在L₁或L₂中心会合坐标系下的坐标；

定义状态估计误差为：

定义观测残差为：

然后得到：

通常情况下只能得到卫星2位置状态的估计值，因此矩阵C往往通过下式计算：

需要三组测距信息实现拉格朗日卫星定轨，即导航星座需要包含四颗卫星；此时C矩阵重新表达为下式：

其中，和分别为卫星3和卫星4的估计位置；

为了仅利用星间测距观测量估计拉格朗日卫星的状态，观测器设计为如下形式：

其中，K为一个用户自定义的增益矩阵，v(f)为鲁棒项，为非线性摄动项的估计向量，计算方式如下：

式中，为神经网络权值的估计值，D和ε_max为正的标量；

为保证估计误差稳定，将上述神经网络权值估计更新律设计为：

式中，为已知的有界基向量，为观测残差，为估计状态，σ为修正系数。