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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利J2摄动下卫星集群的轨道构型控制方法、装置及介质获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115826611B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211338308.8，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权J2摄动下卫星集群的轨道构型控制方法、装置及介质是由刘明;王理想;叶东;肖岩;张泽铭设计研发完成，并于2022-10-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本J2摄动下卫星集群的轨道构型控制方法、装置及介质在说明书摘要公布了：本公开提供了一种J2摄动下卫星集群的轨道构型控制方法、装置及介质；该方法包括：构建相对运动动力学方程的分量形式表达式；基于J2摄动干扰以及大气阻力摄动干扰构建空间摄动模型；通过无向图描述卫星集群的通信拓扑；基于相对运动动力学方程的分量形式表达式以及空间摄动模型，通过设置虚拟参考星构建每个卫星的相对运动误差；基于每个卫星的相对运动误差对应构建有限时间扩张状态观测器；根据每个卫星的相对运动误差、有限时间扩张状态观测器、对应设计的非线性快速终端滑模面以及卫星集群的通信拓扑，设计自组织同步控制器。

本发明授权J2摄动下卫星集群的轨道构型控制方法、装置及介质在权利要求书中公布了：1.一种J2摄动下卫星集群的轨道构型控制方法，其特征在于，所述方法包括： 构建相对运动动力学方程的分量形式表达式； 基于J2摄动干扰以及大气阻力摄动干扰构建空间摄动模型； 通过无向图描述卫星集群的通信拓扑； 基于所述相对运动动力学方程的分量形式表达式以及空间摄动模型，通过设置虚拟参考星构建每个卫星的相对运动误差； 基于所述每个卫星的相对运动误差对应构建有限时间扩张状态观测器； 根据所述每个卫星的相对运动误差、有限时间扩张状态观测器、对应设计的非线性快速终端滑模面以及卫星集群的通信拓扑，设计自组织同步控制器以使得卫星集群中的所有卫星的轨道构型稳定； 其中，所述构建相对运动动力学方程的分量形式表达式，包括： 建立从星之间的相对动力学方程如下式所示： 其中，是从星在地球中心惯性ECI坐标系下的位置矢量，是除去地球中心引力外的干扰摄动引起的加速度矢量，是从星的推力加速度矢量； 将上式进行矢量展开，获得如式1所示的相对运动坐标系LVLH下相对运动动力学方程的分量形式表达式： 1 其中，，，分别表示LVLH坐标系下第颗卫星相对于主星的三轴位置分量；表示主星的轨道角速度；为主星在地球惯性坐标系下的位置矢量；为地球引力常数；为从星的质量；，，为控制力在三轴上的分量，，，为摄动干扰在三轴上的加速度分量；被定义为从星相对主星的位置矢量； 其中，所述基于所述相对运动动力学方程的分量形式表达式以及空间摄动模型，通过设置虚拟参考星构建每个卫星的相对运动误差，包括： 在LVLH坐标系下，设定第颗卫星的期望位置矢量相对于虚拟参考星的位置矢量，第颗卫星的期望速度矢量相对于虚拟参考星的速度矢量；第颗卫星的位置跟踪误差为，速度跟踪误差为，通过式1所示的相对运动动力学方程的分量形式表达式获取第颗卫星的相对运动误差如式4所示： 4 其中，为非线性方程，且定义为，，；为包含J2摄动力和大气阻力的空间扰动，是对第颗卫星所施加的控制力； 构建从EACI坐标系到LVLH坐标系的转换矩阵为： 其中，是近地点幅角，是真近点角，是轨道倾角，是升交点赤经； ，，； 设定，，将状态量扩张为； 定义，基于式4获取卫星集群中的第颗卫星相对于所述虚拟参考星的运动误差如式5所示： 5 其中，，，是连续的并且有界的；是连续且缓慢变化；，代表干扰上界； 所述基于所述每个卫星的相对运动误差对应构建有限时间扩张状态观测器，包括： 基于系统为可观的，针对式5所示的第颗卫星的相对运动误差设计对应的有限时间扩张状态观测器如式6所示： 6 其中，，和分别为，，的估计值；；运算符，是标准符号函数，，和为观测器增益； 所述根据所述每个卫星的相对运动误差、有限时间扩张状态观测器、对应设计的非线性快速终端滑模面以及卫星集群的通信拓扑，设计自组织同步控制器以使得卫星集群中的所有卫星的轨道构型稳定，包括： 设计非线性快速终端滑模面如式7所示： 7 其中，，为奇数； 根据式4、式6以及式7，设计自组织同步控制器如式8所示： 8 其中，是描述卫星集群通信拓扑的邻接矩阵的第行和第列的元素；是控制增益；用于观测和补偿系统中的非线性项和空间扰动；用于使卫星集群的状态到达终端滑模面；为同步控制项，用于将卫星集群中的所有卫星同时到达稳定状态。

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