本发明公开了一种拉格朗日导航卫星自主定轨方法，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。本发明基于椭圆型限制性三体问题，通过神经网络对拉格朗日导航卫星所受的摄动力进行精确估计，提高了定轨的模型精度，利用状态观测器对拉格朗日导航卫星的状态进行精确估计，未对系统噪声和观测噪声做任何限制，具有较好的通用性。