CN114485267B - 一种发射与光电协同控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发射与光电协同系统及方法，系统包括察打武器系统以及光电火控系统，所述察打武器系统与所述光电火控系统通信连接；包括光电追踪系统以及光电伺服系统；所述光电追踪系统包括集成于中央平台的可见光成像装置、红外成像装置、激光测距装置、GNSS以及IMU；所述光电伺服系统包括俯仰调节子系统和方向调节子系统；所述俯仰调节子系统和所述方向调节子系统均与中央平台连接；所述发射仓内填装火箭弹。本发明所述的系统及方法，实现了无人机搭载火箭弹对目标的一体化搜索、追踪以及打击。

Description

一种发射与光电协同控制方法

技术领域

本发明属于无人机作战图像处理领域，具体涉及一种发射与光电协同控制方法。

背景技术

随着无人系统技术的迅速发展，以地面反恐防暴机器人为代表的地面无人反恐维稳装备快速发展，这类平台具有作业载荷携带能力强、易于携行和布放、操作人员安全的特点。由于地面环境复杂，地面无人平台机动范围和机动速度均受到了极大的限制，主要靠遥控操作，基本都是“人在回路”的非智能模式进行侦察和打击，尚不能实现无人自主驾驶，更不具备智能察打能力。

微型无人机成本低，对起飞降落场地要求不高，携带使用方便，已经广泛应用于反恐维稳和安防领域，目前的微型无人机通常执行航拍侦察、现场监视等轻量级任务，军队、武警和公安迫切需要比直升机更好用的、单兵微型无人智能察打一体武器。

近年来，光电技术与无人机技术蓬勃发展，基于微型无人机，利用光电系统实现战场态势感知，目标识别与追踪，同时利用伺服云台搭载发射系统实现目标的打击已经成为一种新的作战使用模式。智能察打武器需要光电系统与发射系统协同工作，因此使用一种发射与光电协同控制方法对目标进行侦察打击将会是重要手段。

发明内容

为此，本发明提供一种发射与光电协同控制方法，实现一体化的察打、追踪、打击。

本发明的上述技术目的通过如下手段实现：

一种发射与光电协同系统，包括通过通信连接的察打武器系统以及光电火控系统；

所述察打武器系统包括光电追踪系统和光电伺服系统；

所述光电追踪系统包括中央平台以及集成于中央平台的可见光成像装置及传感模块；

所述光电伺服系统包括俯仰调节子系统和方向调节子系统；所述俯仰调节子系统和所述方向调节子系统均与所述中央平台连接；

所述俯仰调节子系统控制所述中央平台沿竖直方向的轴线运动；所述方向调节子系统控制所述中央平台沿水平方向的轴线运动；

所述俯仰调节子系统还连接发射仓，所述发射仓内填装火箭弹；

所述光电火控系统包括光电火控装置，光电火控装置与发射控制装置连接，发射控制装置与起爆控制装置连接；

所述光电火控装置还与地面站连接。

优选地，所述方向调节子系统包括方位电机，所述方位电机通过方位齿轮连接方位轴，所述方位轴与中央平台连接，所述方位齿轮与方位轴编码器连接；

所述俯仰调节子系统包括两组俯仰电机，每一组俯仰电机均包括光电俯仰电机和发射仓俯仰电机，每一组俯仰电机分别对应连接于中央平台两侧，所述光电俯仰电机连接光电俯仰轴齿轮，所述发射仓俯仰电机连接发射仓俯仰轴齿轮，所述发射仓俯仰轴齿轮通过俯仰轴连接发射仓，所述光电俯仰轴齿轮通过俯仰轴连接中央平台，所述俯仰轴还与俯仰轴编码器连接。

优选地，所述光电火控装置通过CAN总线与发射控制装置连接，发射控制装置与起爆控制装置连接，发射控制装置通过第一IIC接口与第一感应线圈传输模块连接，第二感应线圈传输模块通过第二IIC接口与发射控制装置连接，

第一感应线圈传输模块包括第一调制解调器与第一收发感应模块，第一 IIC接口通过第一调制解调器与第一收发感应线圈连接；

第二感应线圈传输模块包括第二调制解调器与第二收发感应模块，第二 IIC接口通过第二调制解调器与第二收发感应线圈连接；

第一感应线圈传输模块与第二感应线圈传输模块无线连接。

优选地，所述传感模块为红外成像装置、激光测距装置、GNSS以及IMU 中的一种或多种。

一种发射与光电协同控制方法，利用一种发射与光电协同控制系统，包括如下步骤：

步骤一、无人机搭载系统飞往预定目标区域，获取目标区域的图像数据，从图像数据中筛选出与预定目标相似度最高的目标作为待跟踪目标，纪录待跟踪目标的位置信息以及预定目标区域的区域大小信息；

步骤二、计算待跟踪目标于图像数据中的位置偏差以及比例变化率；

步骤三、构建关于可见光成像装置的模糊自适应算法，根据步骤二中的位置偏差和比例变化率计算出可见光成像装置的最优旋转角度；

步骤四、计算可见光成像装置的速度，从预存储的速度量化查询表中查找速度数值相对应的摄像机的速度等级参数；利用水平转动速度等级和所述垂直转动速度等级控制所述球形摄像机的旋转角度，并利用所述镜头变倍速度等级控制所述可见光成像装置的聚焦，实现对所述待跟踪目标的跟踪，使待跟踪目标始终位于图像数据的中心处；

步骤五、完成对目标的追踪，对目标进行弹道解算；

步骤六、执行发射程序，向目标发射火箭弹。

其特征在于，步骤二中的位置偏差通过如下公式计算：

其中，

(x₁(t)，y₁(t))为待跟踪目标的中心位置在当前视频帧图像中的坐标，

(x₀，y₀)为当前视频帧图像的中心位置坐标，

e(t)为所述位置偏差，

t为待跟踪目标的图像数据的采集时刻。

步骤二中的比例变化率的计算过程如下：

根据区域大小信息，计算待跟踪目标的区域面积在当前视频帧图像中所占的面积比例，并将所述面积比例除以预设比例参数，得到待跟踪目标在当前视频帧图像所占面积的比例变化率；

所述区域面积为根据待跟踪目标的种类标定的预设区域面积；

所述预设比例参数为根据待跟踪目标的种类标定的预设固定面积在图像数据的视频帧中的面积比例。

步骤三中构建模糊自适应算法的具体过程如下：。

步骤三中构建模糊自适应算法的具体过程如下：。

以无人机位置为基准坐标系、俯仰子系统的俯仰轴为俯仰坐标系、方向调节子系统的方向轴为偏航坐标系，建立三者之间的数学关系，如下：

其中，

分别为基础坐标系、偏航坐标系和俯仰坐标系的角速度；

脚标x、y、z分别为坐标轴；

θ_p为俯仰轴的运动角度，θ_a为方向轴的运动角度；

根据上述公式依次解出关于俯仰轴和方向轴的动力学参数，计算出两者的动力学模型；

首先计算俯仰角动量矩和方向角动量矩：

计算驱动力矩：

计算方向轴的转动惯量和俯仰轴的转动惯量：

J_a＝diag(J_ax，J_ay，J_az)；

J_p＝diag(J_px，J_py，J_pz)；

建立如下动力学模型：

其中，脚标p、a分别表示俯仰轴和方向轴、脚标x、y、z表示坐标轴；

然后，计算各电机(方向电机、俯仰电机)的输出力矩：

其中，J_m，B_m为电机的惯性对角矩阵和阻尼对角矩阵，r是减速比，I_a电机电流，K_m为对角常数矩阵。

计算电压的输出：

式中：K_b，R和L分别为反电动势常数、电机的电阻和电感的n×n 对角矩阵；

定义状态向量：

其中，

b＝L^-1；

f₂＝-L^-1K_br^-1x₂-L^-1Rx₃；

定义误差向量：

z₁＝x₁-x_1r

z₂＝x₂-α₁

之后通过反步法设计控制器；

计算出虚拟控制量和自适应律：

然后计算出实际控制律：

然后，将步骤二中计算的位置偏差和比例变化率代入实际控制率中，得到，计算出可见光成像装置需要转动的角度，保持目标位于图像中心。

步骤五中，执行发射程序的具体步骤包括：

步骤5.1：光电火控装置首先通过CAN总线向发射控制装置发送装定信息，进行装定信息的装定步骤，

步骤5.2、进入预发射步骤，起爆控制系统再次确认火箭弹情况，当满足发射条件后，解除保险锁定，等待点火指令，

步骤5.3、作战人员使用地面站将点火指令发送至光电火控装置，光电火控装置再通过CAN总线将点火指令发送至发射控制装置，发射控制装置将点火指令依次通过第一IIC接口、第一感应线圈传输模块、第二感应线圈传输模块、第二IIC接口传输给起爆控制装置，

步骤5.4、点火发射完成后，起爆控制装置会再次进行自检测，自检测完成后起爆控制装置依次通过发射控制装置、光电火控装置向地面站返回弹药在位情况，若地面站接收到弹药不在位结果则表明发射成功，完成打击任务，无人机返回；若地面站接收到弹药在位结果则表明发射失败，打击任务失败，无人机返回。

本发明的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：

本发明考虑到微型智能察打武器系统的使用特点，适用于察打武器系统在各种外界扰动和自身振动或摩擦条件下，机载光电平台的随动跟踪，保证视轴始终指向目标，机载发射系统的稳定瞄准，对目标进行持续的弹道锁定。

本发明在控制算法中引入模糊控制和自适应控制，使得控制方法能够适用于各种环境，具有更好的环境适应性，使得武器平台减少对作战使用环境的依赖。

本发明在瞄准控制中增加了目标运动和自身运动的计算和预测，考虑了火箭弹在空中飞行的时间，使得发射系统瞄准更加准确。

附图说明

图1是本发明实施例提供的察打武器系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的察打武器系统中各坐标系的示意图；

图3是本发明实施例提供的光电火控系统的模块连接示意图。

其中，1、中央平台；2、发射仓；3、方位电机；4、方位齿轮；5、发射仓俯仰电机；6、光电俯仰轴齿轮；7、发射仓俯仰轴齿轮；8、方位轴；9、俯仰轴；10、俯仰轴编码器；11、方位轴编码器；12、光电俯仰电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种发射与光电协同系统，包括察打武器系统以及光电火控系统，所述察打武器系统与所述光电火控系统通信连接；

包括光电追踪系统以及光电伺服系统；

所述光电追踪系统包括集成于中央平台1的可见光成像装置、红外成像装置、激光测距装置、GNSS以及IMU；

所述光电伺服系统包括俯仰调节子系统和方向调节子系统；所述俯仰调节子系统和所述方向调节子系统均与中央平台1连接；

所述方向调节子系统包括方位电机3，所述方位电机3通过方位齿轮4 连接方位轴8，所述方位轴8与中央平台1连接，所述方位齿轮4与方位轴8 编码器连接；

所述俯仰调节子系统包括两组俯仰电机，每一组俯仰电机均包括光电俯仰电机12和发射仓2俯仰电机，每一组俯仰电机分别对应连接于中央平台1 两侧，所述光电俯仰电机12连接光电俯仰轴齿轮，所述发射仓2俯仰电机连接发射仓俯仰轴齿轮7，所述发射仓俯仰轴齿轮7通过俯仰轴9连接发射仓2，所述光电俯仰轴齿轮通过俯仰轴9连接中央平台1，所述俯仰轴9还与俯仰轴9编码器连接；

所述发射仓2内填装火箭弹；

所述光电火控系统包括光电火控装置，光电火控装置通过CAN总线与发射控制装置连接，发射控制装置与起爆控制装置连接，发射控制装置通过第一IIC接口与第一感应线圈传输模块连接，第二感应线圈传输模块通过第二IIC接口与发射控制装置连接，

第一感应线圈传输模块包括第一调制解调器与第一收发感应模块，第一IIC接口通过第一调制解调器与第一收发感应线圈连接；

第二感应线圈传输模块包括第二调制解调器与第二收发感应模块，第二 IIC接口通过第二调制解调器与第二收发感应线圈连接；

第一感应线圈传输模块与第二感应线圈传输模块无线连接

光电火控装置与地面站连接。

一种发射与光电协同控制方法，利用一种发射与光电协同控制系统，包括如下步骤：

步骤一、无人机搭载系统飞往预定目标区域，获取目标区域的图像数据，从图像数据中筛选出与预定目标相似度最高的目标作为待跟踪目标，纪录待跟踪目标的位置信息以及预定目标区域的区域大小信息。

步骤二、计算待跟踪目标于图像数据中的位置偏差以及比例变化率。

具体地，步骤二中的位置偏差通过如下公式计算：

其中，

(x₁(t)，y₁(t))为待跟踪目标的中心位置在当前视频帧图像中的坐标，

(x₀，y₀)为当前视频帧图像的中心位置坐标，

e(t)为所述位置偏差，

t为待跟踪目标的图像数据的采集时刻。

步骤二中的比例变化率的计算过程如下：

根据区域大小信息，计算待跟踪目标的区域面积在当前视频帧图像中所占的面积比例，并将所述面积比例除以预设比例参数，得到待跟踪目标在当前视频帧图像所占面积的比例变化率；

所述区域面积为根据待跟踪目标的种类标定的预设区域面积；

所述预设比例参数为根据待跟踪目标的种类标定的预设固定面积在图像数据的视频帧中的面积比例。

步骤三、构建关于可见光成像装置的模糊自适应算法，根据步骤二中的位置偏差和比例变化率计算出可见光成像装置的最优旋转角度。

步骤三中构建模糊自适应算法的具体过程如下：。

以无人机位置为基准坐标系、俯仰子系统的俯仰轴为俯仰坐标系、方向调节子系统的方向轴为偏航坐标系，建立三者之间的数学关系，如下：

其中，

分别为基础坐标系、偏航坐标系和俯仰坐标系的角速度；

脚标x、y、z分别为坐标轴；

θ_p为俯仰轴的运动角度，θ_a为方向轴的运动角度；

根据上述公式依次解出关于俯仰轴和方向轴的动力学参数，计算出两者的动力学模型；

首先计算俯仰角动量矩和方向角动量矩：

计算驱动力矩：

计算方向轴的转动惯量和俯仰轴的转动惯量：

J_a＝diag(J_ax，J_ay，J_az)；

J_p＝diag(J_px，J_py，J_pz)；

建立如下动力学模型：

其中，脚标p、a分别表示俯仰轴和方向轴、脚标x、y、z表示坐标轴；

然后，计算各电机(方向电机、俯仰电机)的输出力矩：

其中，J_m，B_m为电机的惯性对角矩阵和阻尼对角矩阵，r是减速比，I_a电机电流，K_m为对角常数矩阵。

计算电压的输出：

式中：K_b，R和L分别为反电动势常数、电机的电阻和电感的n×n 对角矩阵；

定义状态向量：

其中，

b＝L^-1；

f₂＝-L^-1K_br^-1x₂-L^-1Rx₃；

定义误差向量：

z₁＝x₁-x_1r

z₂＝x₂-α₁

之后通过反步法设计控制器；

计算出虚拟控制量和自适应律：

然后计算出实际控制律：

然后，将步骤二中计算的位置偏差和比例变化率代入实际控制率中，得到，计算出可见光成像装置需要转动的角度，保持目标位于图像中心。

步骤四、计算可见光成像装置的速度，从预存储的速度量化查询表中查找速度数值相对应的摄像机的速度等级参数；利用水平转动速度等级和所述垂直转动速度等级控制所述球形摄像机的旋转角度，并利用所述镜头变倍速度等级控制所述可见光成像装置的聚焦，实现对所述待跟踪目标的跟踪，使待跟踪目标始终位于图像数据的中心处。

具体地，本实施例中的可见光成像装置为球形设想机，球形摄像机的速度等级一般可细分为0-255，本实施例中，球形摄像机包含的速度等级具体依据该球形摄像机的型号而定。通过对球形摄像机的运动速度性能做大量实验，可以得到包含该球形摄像机各速度等级参数的速度量化查找表，这样，通过将计算得到的速度数值与各速度等级参数进行匹配，即可查找到该速度数值相对应的速度等级参数。

步骤五、完成对目标的追踪，对目标进行弹道解算。

具体地，当目标在图像数据的视频帧的位置满足判别条件时，开始弹道解算，当目标在图像中的位置小于方位偏差最小值m，俯仰偏差最小值n时，根据开始弹道解算。

即：

偏差e(t)≤e₀(t)。

弹道解算方法具体为，建立如下弹道解算方程式，解出发射角度：

其中，

v_rξ＝(v-W_x2)cosδ₂cosδ₁-W_y2cosδ₂sinδ₁-W_z2sinδ₂；

δ_r＝arccos(v_rξ/v_r)；

m为火箭弹质量；

d为火箭弹长度；

l为火箭弹长度；

S为火箭弹横截面积；

C_x为阻力系数；

C_y为升力系数；

C_z为马格努斯力系数；

m_z为静力矩系数；

m_zz′为赤道阻尼力矩系数导数；

m_xz′为极阻尼力矩系数导数；

m_y′为Magnus力矩系数导数；

为弹道坐标系轴的力分量；

为弹道坐标系轴的力矩分量；

v为火箭弹飞行速度；

v_r为火箭弹相对无人机速度；

为火箭弹相对无人机速度在弹轴系分量；

为火箭弹相对无人机速度在第二弹轴系的分量；

β第一第二弹轴系转角；

W_x为纵风；

W_z为横风；

为风速沿弹轴系轴的分量。上述弹道解算过程中的所有参数均由火箭弹上的传感器采集得到，对该部分参数的采集过程为现有技术，在此不再赘述。

上述的弹道解算过程中，还包括超前预测过程，具体包括如下步骤：

S5.4、在得到一组弹道解算数据后，纪录此次火箭弹的预计飞行时间T0；

S5.5、计算一组飞行时间为T＝T0+T1的弹道解算数据；

其中，T1为预测时间，所述预测时间小于光电伺服系统完成一次随动跟踪所需的时间；

S5.6，从步骤S5.4得到一组弹道解算数据计时至达到时间T时，向目标发射火箭弹。

步骤六、执行发射程序，向目标发射火箭弹。

具体地，步骤六中，执行发射程序的具体步骤包括：

步骤6.1：光电火控装置首先通过CAN总线向发射控制装置发送装定信息，进行装定信息的装定步骤，

步骤6.2、进入预发射步骤，起爆控制系统再次确认火箭弹情况，当满足发射条件后，解除保险锁定，等待点火指令，

步骤6.3、作战人员使用地面站将点火指令发送至光电火控装置，光电火控装置再通过CAN总线将点火指令发送至发射控制装置，发射控制装置将点火指令依次通过第一IIC接口、第一感应线圈传输模块、第二感应线圈传输模块、第二IIC接口传输给起爆控制装置，

步骤6.4、点火发射完成后，起爆控制装置会再次进行自检测，自检测完成后起爆控制装置依次通过发射控制装置、光电火控装置向地面站返回弹药在位情况，若地面站接收到弹药不在位结果则表明发射成功，完成打击任务，无人机返回；若地面站接收到弹药在位结果则表明发射失败，打击任务失败，无人机返回。

在步骤6.4完成后，根据图像识别方法实现对打击效果的效能评估，具体评估过程为在完成打击后，可识别待跟踪目标的预定面积大小小于打击前面积。

具体地，本实施例中所述的装订信息的装订步骤如下：

光电火控装置将装定信息通过CAN总线发送给发射控制装置，

发射控制装置将接收的装定信息依次通过第一IIC接口、第一感应线圈传输模块、第二感应线圈传输模块、第二IIC接口传输给起爆控制装置，

起爆控制装置收到装定信息后，根据装定信息选择毁伤模式，并将装定信息存储到非易失存储器之中，

起爆控制装置从非易失存储器中读取装定信息作为反馈信息并将反馈信息传输到发射控制装置，

发射控制装置判断反馈信息与装定信息是否一致，如果一致，则发射控制装置向光电火控装置反馈装定成功；如果不一致，则发射控制装置重新发送装定信息到起爆控制装置，返回上一步骤，如果重复返回三次，装定信息均未装定成功，则发射控制装置向光电火控装置反馈装定失败。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种发射与光电协同系统，其特征在于，包括通过通信连接的察打武器系统以及光电火控系统；

所述察打武器系统包括光电追踪系统和光电伺服系统；

所述光电追踪系统包括中央平台以及集成于中央平台的可见光成像装置及传感模块；

所述光电伺服系统包括俯仰调节子系统和方向调节子系统；所述俯仰调节子系统和所述方向调节子系统均与所述中央平台连接；

所述俯仰调节子系统控制所述中央平台沿竖直方向的轴线运动；所述方向调节子系统控制所述中央平台沿水平方向的轴线运动；

所述俯仰调节子系统还连接发射仓，所述发射仓内填装火箭弹；

所述方向调节子系统包括方位电机，所述方位电机通过方位齿轮连接方位轴，所述方位轴与中央平台连接，所述方位齿轮与方位轴编码器连接；

所述俯仰调节子系统包括两组俯仰电机，每一组俯仰电机均包括光电俯仰电机和发射仓俯仰电机，每一组俯仰电机分别对应连接于中央平台两侧，所述光电俯仰电机连接光电俯仰轴齿轮，所述发射仓俯仰电机连接发射仓俯仰轴齿轮，所述发射仓俯仰轴齿轮通过俯仰轴连接发射仓，所述光电俯仰轴齿轮通过俯仰轴连接中央平台，所述俯仰轴还与俯仰轴编码器连接；

所述方向调节子系统和所述俯仰调节子系统的参数用于构建自适应模糊算法并执行目标跟踪；

所述光电火控系统包括光电火控装置，光电火控装置与发射控制装置连接，发射控制装置与起爆控制装置连接；

所述光电火控装置还与地面站连接。

2.根据权利要求1所述的发射与光电协同系统，其特征在于，所述光电火控装置通过CAN总线与发射控制装置连接，发射控制装置与起爆控制装置连接，发射控制装置通过第一IIC接口与第一感应线圈传输模块连接，第二感应线圈传输模块通过第二IIC接口与发射控制装置连接，

第一感应线圈传输模块包括第一调制解调器与第一收发感应模块，第一IIC接口通过第一调制解调器与第一收发感应线圈连接；

第二感应线圈传输模块包括第二调制解调器与第二收发感应模块，第二IIC接口通过第二调制解调器与第二收发感应线圈连接；

第一感应线圈传输模块与第二感应线圈传输模块无线连接。

3.一种发射与光电协同控制方法，利用权利要求1-2任一所述的一种发射与光电协同控制系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、无人机搭载系统飞往预定目标区域，获取目标区域的图像数据，从图像数据中筛选出与预定目标相似度最高的目标作为待跟踪目标，纪录待跟踪目标的位置信息以及预定目标区域的区域大小信息；

步骤二、计算待跟踪目标于图像数据中的位置偏差以及比例变化率；

步骤三、构建关于可见光成像装置的模糊自适应算法，根据步骤二中的位置偏差和比例变化率计算出可见光成像装置的最优旋转角度；

步骤四、计算可见光成像装置的速度，从预存储的速度量化查询表中查找速度数值相对应的摄像机的速度等级参数；利用水平转动速度等级和垂直转动速度等级控制所述可见光成像装置的旋转角度，并利用镜头变倍速度等级控制所述可见光成像装置的聚焦，实现对所述待跟踪目标的跟踪，使待跟踪目标始终位于图像数据的中心处；

步骤五、完成对目标的追踪，对目标进行弹道解算；

步骤六、执行发射程序，向目标发射火箭弹。

4.根据权利要求3中所述的发射与光电协同控制方法，其特征在于，步骤二中的位置偏差通过如下公式计算：

其中，

(x₁(t)，y₁(t))为待跟踪目标的中心位置在当前视频帧图像中的坐标，

(x₀，y₀)为当前视频帧图像的中心位置坐标，

e(t)为所述位置偏差，

t为待跟踪目标的图像数据的采集时刻。

5.根据权利要求4中所述的发射与光电协同控制方法，其特征在于，步骤二中的比例变化率的计算过程如下：

根据区域大小信息，计算待跟踪目标的区域面积在当前视频帧图像中所占的面积比例，并将所述面积比例除以预设比例参数，得到待跟踪目标在当前视频帧图像所占面积的比例变化率；

所述区域面积为根据待跟踪目标的种类标定的预设区域面积；

所述预设比例参数为根据待跟踪目标的种类标定的预设固定面积在图像数据的视频帧中的面积比例。

6.根据权利要求5中所述的发射与光电协同控制方法，其特征在于，步骤三中构建模糊自适应算法的具体过程如下：

以无人机位置为基准坐标系、俯仰子系统的俯仰轴为俯仰坐标系、方向调节子系统的方向轴为偏航坐标系，建立三者之间的数学关系，如下：

其中，

分别为基础坐标系、偏航坐标系和俯仰坐标系的角速度；

脚标x、y、z分别为坐标轴；

θ_p为俯仰轴的运动角度，θ_a为方向轴的运动角度；

根据上述公式依次解出关于俯仰轴和方向轴的动力学参数，计算出两者的动力学模型；

首先计算俯仰角动量矩和方向角动量矩：

计算驱动力矩：

计算方向轴的转动惯量和俯仰轴的转动惯量：

J_a＝diag(J_ax，J_ay，J_az)；

J_p＝diag(J_px，J_py，J_pz)；

建立如下动力学模型：

其中，脚标p、a分别表示俯仰轴和方向轴、脚标x、y、z表示坐标轴；

然后，计算各电机(方向电机、俯仰电机)的输出力矩：

其中，J_m,B_m为电机的惯性对角矩阵和阻尼对角矩阵，r是减速比，I_a电机电流，K_m为对角常数矩阵。

计算电压的输出：

式中：K_b,R和L分别为反电动势常数、电机的电阻和电感的n×n对角矩阵；

定义状态向量：

其中，

b＝L^-1；

f₂＝-L^-1K_br^-1x₂-L^-1Rx₃；

定义误差向量：

z₁＝x₁-x_1r

z₂＝x₂-α₁

之后通过反步法设计控制器；

计算出虚拟控制量和自适应律：

然后计算出实际控制律：

然后，将步骤二中计算的位置偏差和比例变化率代入实际控制率中，得到，计算出可见光成像装置需要转动的角度，保持目标位于图像中心。

7.根据权利要求3所述的发射与光电协同控制方法，其特征在于，步骤五中，执行发射程序的具体步骤包括:

步骤5.1：光电火控装置首先通过CAN总线向发射控制装置发送装定信息，进行装定信息的装定步骤；

步骤5.2、进入预发射步骤，起爆控制系统再次确认火箭弹情况，当满足发射条件后，解除保险锁定，等待点火指令；

步骤5.3、作战人员使用地面站将点火指令发送至光电火控装置，光电火控装置再通过CAN总线将点火指令发送至发射控制装置，发射控制装置将点火指令依次通过第一IIC接口、第一感应线圈传输模块、第二感应线圈传输模块、第二IIC接口传输给起爆控制装置；

步骤5.4、点火发射完成后，起爆控制装置会再次进行自检测，自检测完成后起爆控制装置依次通过发射控制装置、光电火控装置向地面站返回弹药在位情况，若地面站接收到弹药不在位结果则表明发射成功，完成打击任务，无人机返回；若地面站接收到弹药在位结果则表明发射失败，打击任务失败，无人机返回。

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