基于热源温度检测的无人机模拟图传功率控制方法与流程

本发明涉及无人机，具体为基于热源温度检测的无人机模拟图传功率控制方法。

背景技术：

1、无人机模拟图传模块通常需要在较小体积内实现较高功率的射频输出，以保证飞行过程中的图像传输距离和图像回传稳定性，由于图传模块内部空间紧凑，rf功率放大器、pll及相关射频器件在工作过程中产生的热量不易及时散出，当模块内部温度持续升高时，可能导致器件性能下降、rf输出功率衰减、图像传输距离缩短，严重时会引起视频链路中断，影响飞手根据实时图像控制无人机返航或继续飞行。

2、在无人机模拟图传设备领域，还存在两类常见处理方式：其一是不检测模块温度，导致过温时无法及时保护；其二是在检测到温度超过警戒线后迅速、大幅降低rf功率，虽然能够降低温度，但可能使远距离飞行中的图传链路突然变弱甚至中断。

3、现有技术中已经存在对通信设备发射功率或传输资源进行调整的方案，例如，申请号为202011134432.3的调度数据传输的方法和通信装置的专利文献，其公开了终端设备在使用第一传输层数进行数据传输时，在满足预设条件后执行降低srs或pusch发射功率、关闭部分天线端口或发送辅助信息等动作，并接收网络设备的调度信息，使终端设备使用较低传输层数进行数据传输，从而减少误码；该文献还记载预设条件可以包括终端设备温度大于阈值。该方案能够在通信终端温度、功耗或射频资源受限时，对传输相关参数进行调整，解决了部分通信稳定性和功耗控制问题。

4、但是，上述方案主要面向通信终端与网络设备之间的调度控制，并未针对无人机模拟图传模块在高功率、远距离图像传输场景下的热积累问题进行处理，也未解决图传模块温度超过警戒温度后若一次性大幅降低rf功率，可能造成图像链路突然变弱甚至中断的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于热源温度检测的无人机模拟图传功率控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于热源温度检测的无人机模拟图传功率控制方法，应用于无人机模拟图传模块，所述无人机模拟图传模块包括ntc温度传感器、mcu和rf功率控制部分，控制方法包括如下步骤：

3、s1.获取与无人机模拟图传模块发热状态相关的温度控制依据；

4、s2.当所述温度控制依据达到警戒温度后，比较当前温度控制依据与上一控制周期的温度控制依据，以判断温度变化方向；

5、s3.mcu根据所述温度变化方向选择对应的rf功率减小方式，使rf功率按照渐进式方式降低，而不是在达到警戒温度后一次性大幅降低；

6、s4.mcu将调整后的power_data送入rf功率控制部分，以改变无人机模拟图传模块的rf输出功率；

7、s5.在经过预定控制间隔后再次获取温度控制依据，并重复上述功率控制过程。

8、作为进一步的，所述模块温度通过对ntc温度传感器进行连续多次采样并求平均后得到。

9、作为进一步的，所述连续多次采样包括连续采样6-8次并求平均，mcu根据平均结果查表得到模块温度。

10、作为进一步的，所述温度变化方向通过当前温度控制依据与上一控制周期温度控制依据的差值确定，所述差值为正时表示温度继续升高，所述差值为零时表示温度不变，所述差值为负时表示温度降低。

11、作为进一步的，当温度控制依据高于85度且温度继续升高时，mcu按照第一减小幅度降低rf功率；当温度控制依据高于85度且温度不变时，mcu按照小于第一减小幅度的第二减小幅度降低rf功率；当温度控制依据高于85度且温度降低时，mcu按照第二减小幅度降低rf功率， 其中，当所述温度控制依据首次高于85℃时，mcu先按照所述第二减小幅度降低rf功率并记录当前温度；在后续控制周期中，再根据当前温度控制依据与上一控制周期温度控制依据的差值选择第一减小幅度或第二减小幅度。

12、作为进一步的，所述第一减小幅度对应1/32，所述第二减小幅度对应1/64，调整后的power_data通过spi口送入rf功率控制部分中的功率衰减器，1/32和1/64为power_data的调节步长。

13、作为进一步的，mcu每100ms进行一次温度采样，并每隔10s根据本次检测得到的温度控制依据与上一控制周期的温度控制依据进行比较；当温度控制依据低于80度时，mcu保持当前rf功率，不再继续减小rf功率；当温度控制依据高于105度时，mcu立即将rf功率降到第二档。

14、作为进一步的，所述温度控制依据还包括虚拟热源温度以及下一控制周期的预测温度，所述虚拟热源温度以及预测温度通过在温度趋势控制前增加虚拟热源温度计算模块得到，所述虚拟热源温度计算模块根据rf功率衰减码、pa供电电压、pa电流、工作频点和历史温度变化中的至少部分数据，估算功率放大器核心热源温度及下一控制周期的温度变化趋势。

15、作为进一步的，所述虚拟热源温度计算模块根据pa供电电压、pa电流和rf输出功率估算值确定pa热损耗情况；所述rf输出功率估算值由当前power_data、工作频点、pa增益表和衰减器码值查表得到；当无人机模拟图传模块未设置pa电流采样时，所述pa热损耗情况由工作频点、power_data、衰减器码值、pa供电电压和ntc测得温度对应的出厂标定表得到。

16、作为进一步的，mcu针对多个候选降功率步长分别预测下一控制周期的热源温度变化，所述候选降功率步长包括0、1/64、1/32和1/16；mcu从所述多个候选降功率步长中选择能够使预测温度满足不继续上升并趋向安全控制温度、且能够维持图传链路不中断的最小降功率步长；当ntc测得温度未达到105度但预测温度将超过105度时，mcu提前进入第二档保护。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于热源温度检测的无人机模拟图传功率控制方法，通过在无人机模拟图传模块温度达到警戒温度后，根据温度控制依据及其变化方向对rf功率进行渐进式调整，使图传模块能够在降低发热量的同时，尽量避免rf功率一次性大幅下降对图像传输链路造成冲击。

18、1.在温度高于警戒温度后，并非直接将rf功率降低至较低功率状态，而是根据温度继续升高、不变或降低的不同情况，采用不同幅度逐步减小rf功率，有利于降低图传模块发热量，并减少rf功率突降导致视频链路中断的风险。

19、2.通过对ntc温度传感器进行连续多次采样并求平均后得到模块温度，有利于减少单次采样波动对功率控制判断的影响，使mcu能够基于较稳定的温度数据执行rf功率调整，每隔预定时间根据本次温度控制依据与上一控制周期的温度控制依据进行比较，并结合温度变化方向确定功率减小幅度，使rf功率控制能够跟随图传模块温度趋势变化，而不是仅依据单一温度阈值进行固定处理。

20、3.在温度低于警戒温度一定幅度后保持当前rf功率，不再继续叠加降低rf功率，有利于形成回差控制，减少温度在阈值附近波动时频繁调整rf功率的情况；

21、进一步的，通过虚拟热源温度或下一控制周期的预测温度参与功率控制，使mcu能够结合rf功率衰减码、pa供电电压、pa电流、工作频点和历史温度变化等数据估算功率放大器核心热源状态，有利于减小ntc测温位置与实际发热点之间热滞后带来的影响，并在极端升温趋势下提前进入保护控制。