[发明专利]一种空间对抗环境下传感器受攻击的航天器姿控方法

权利要求书

1.一种空间对抗环境下传感器受攻击的航天器姿控方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，建立含有传感器攻击及外部环境干扰的航天器姿态控制系统模型；

第二步，基于所述航天器姿态控制系统模型，在不考虑传感器攻击的情况下，设计干扰观测器，对航天器姿态控制系统受到的外部环境干扰进行估计，得到外部环境干扰估计值；

第三步，基于所述外部环境干扰估计值，设计输出滤波器及未知输入学习观测器，对所述传感器中的攻击信号进行估计，得到攻击信号估计值；

第四步，结合所述攻击信号估计值及所述外部环境干扰估计值，设计复合控制器，从而实现空间对抗环境下传感器受攻击的航天器姿态控制。

2.根据权利要求1所述的一种空间对抗环境下传感器受攻击的航天器姿控方法，其特征在于：所述第一步中建立含有传感器攻击及外部环境干扰的航天器姿态控制系统模型如下：

含有传感器攻击及外部环境干扰的航天器姿态控制系统模型Σ₁为：

其中，t表示时间，x(t)＝[x₁(t) x₂(t)]^T为系统状态，为系统状态的时间导数，θ、ψ分别为航天器的滚转角、俯仰角及偏航角，分别为滚转角速度、俯仰角速度及偏航角速度；u(t)为控制输入，d(t)为由外部环境干扰，为传感器信息攻击信号；A、B、C、D为适维的已知常值系数矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种空间对抗环境下传感器受攻击的航天器姿控方法，其特征在于：所述第二步具体实现如下：

外部环境干扰d(t)由如下外部模型描述Σ₂：

其中，ω(t)为外部模型的状态，为外部模型状态的时间导数，系数矩阵V为适维已知常值矩阵，ω₀为已知常数。

在不考虑传感器攻击情况在，对于外部模型Σ₂设计干扰观测器Σ₃为：

其中，表示w(t)的估计值，表示的一阶导数，L₁为干扰观测器的增益矩阵，v(t)为辅助变量，表示v(t)的一阶导数。

4.根据权利要求1所述的一种空间对抗环境下传感器受攻击的航天器姿控方法，其特征在于：所述第三步具体实现如下：

首先针对含有传感器攻击及外部环境干扰的航天器姿态控制系统模型Σ₁，设计如下输出滤波器Σ₄：

其中，状态是输出滤波器的状态，为输出滤波器状态的一阶导数，y(t)为系统Σ₁的传感器输出，是赫尔维兹矩阵；

结合含有传感器攻击及外部环境干扰的航天器姿态控制系统Σ₁和输出滤波器Σ₄，令建立增广系统模型Σ₅：

其中，为增广系统Σ₅的状态，是关于时间t的一阶导数，为增广系统Σ₅的输出，

在上述增广系统Σ₅的基础上，为实现对传感器攻击信号的估计，设计如下形式的学习未知输入观测器Σ₅：

其中，z(t)是学习未知输入观测器Σ₆的状态，是z(t)关于时间t的一阶导数，为增广系统Σ₃状态x(t)的估计值，为增广系统Σ₅输出的估计值，为外部环境干扰d(t)的估计值，为传感器攻击信号的估计值，τ为学习时间间隔，为正常值，为t-τ时刻的传感器攻击信号估计值，T、H、L₂、K₁、K₂为待设计的适维观测器矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种空间对抗环境下传感器受攻击的航天器姿控方法，其特征在于：所述第四步中结合攻击信号估计值及外部环境干扰估计值，设计复合控制器：

其中，K₃为控制器增益，y(t)为系统Σ₁的传感器输出，为外部环境干扰d(t)的估计值，为传感器攻击信号的估计值。