汽車行駛記錄儀抗點(diǎn)火電磁干擾的改進(jìn)方案

譚錦榮

（廣東麗普盾高新科技有限公司，廣東 佛山 528000）

1 引言

汽車行駛記錄儀（以下簡(jiǎn)稱記錄儀）俗稱汽車黑匣子，是一種能對(duì)車輛行駛速度、時(shí)間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)，并通過有線傳輸或無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫的數(shù)字式電子記錄裝置[1-2]。它具有遏制疲勞駕駛、車輛超速等嚴(yán)重交通違章，約束駕駛員的不良駕駛行為，預(yù)防道路交通事故，保障車輛行駛安全，提高營(yíng)運(yùn)管理水平，并且可為事故分析和鑒定提供原始數(shù)據(jù)等作用。同時(shí)記錄儀還帶有防盜，甚至視聽娛樂功能[3]。因此，記錄儀在公交系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、公安系統(tǒng)以及私家車均得到廣泛的應(yīng)用[4]。

為了在推廣應(yīng)用中加以規(guī)范，在規(guī)范應(yīng)用中提升水平，國家質(zhì)檢總局發(fā)布了GB/T 19056-2003《汽車行駛記錄儀》；同時(shí)一些地方也出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如廣東省的DB44/T 578-2009《衛(wèi)星定位汽車行駛記錄儀通用技術(shù)規(guī)范》[5]。文獻(xiàn)[5]中對(duì)抗汽車電點(diǎn)火電磁干擾提出要求：在進(jìn)行汽車點(diǎn)火電磁干擾時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，記錄功能、顯示功能、打印功能應(yīng)正常。

本公司在產(chǎn)品研發(fā)中曾遇到過如下情況：將記錄儀及LCD屏置于汽車點(diǎn)火電磁干擾儀之上，干擾儀采用掃頻方式產(chǎn)生電磁干擾，LCD屏出現(xiàn)屏閃，中文字及特殊字符顯示不正常，同時(shí)檢測(cè)出的實(shí)時(shí)車速出現(xiàn)亂跳的現(xiàn)象。

2 受電磁干擾的原因分析

為查明記錄儀受干擾的原因，使用如下實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行多項(xiàng)測(cè)試：行車記錄儀主機(jī)（以下稱為MDT）、LCD、穩(wěn)壓電源、示波器、信號(hào)發(fā)生器及汽車點(diǎn)火電磁干擾儀[6]。實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄如下：

1）方法一：MDT采用電磁干擾儀的電源供電；LCD由MDT供電；電磁干擾儀采用自動(dòng)掃頻方式；MDT/LCD置于電磁干擾儀之上。

結(jié)果一：車速顯示亂跳；LCD文字顯示不正常，且偶爾出現(xiàn)閃屏。

2）方法二：MDT采用穩(wěn)壓電源供電；LCD由MDT供電；電磁干擾儀采用自動(dòng)掃頻方式；MDT/LCD置于電磁干擾儀之上。

結(jié)果二：跟結(jié)果一一樣。

3）方法三：LCD外殼包銅箔；LCD由MDT以外的穩(wěn)壓電源供電；電磁干擾儀采用掃頻方式；LCD置于電磁干擾儀之上。

結(jié)果三：LCD文字顯示不正常；屏閃頻率有所降低。

4）方法四：加強(qiáng)LCD電路板的接地；采用方法三的測(cè)試方式。

結(jié)果四：閃屏現(xiàn)象消除；文字顯示正常。

5）方法五：速度輸入線采用屏蔽線；利用示波器觀測(cè)車速信號(hào)經(jīng)光耦前后的波形；采用方法二的測(cè)試方式。

結(jié)果五：車速依然亂跳；觀測(cè)得到的兩個(gè)脈沖信號(hào)，無論頻率、占空比、受電磁干擾位置均一致。

6）方法六：MDT外殼包銅箔；采用方法五的測(cè)試方式。

結(jié)果六：跟結(jié)果五一樣。

從以上測(cè)試1）和2）的結(jié)果可知，LCD字庫受到電磁干擾，導(dǎo)致涉及到字庫的文字及符號(hào)顯示不正常，LCD屏受電磁干擾的主要因素不是MDT的供電源，車速受電磁干擾的主要因素也不是MDT的供電源；從測(cè)試3）和4）的結(jié)果可知，屏閃的主要因素是線路板的接地不夠，加強(qiáng)LCD板的接地并采取LCD外殼包銅箔的辦法，能消除屏閃及文字顯示不正常的現(xiàn)象；結(jié)合測(cè)試5）和6）的結(jié)果可知，要改善車速受電磁干擾的問題，單從硬件的角度難以做到，必須考慮從軟件上改進(jìn)獲得車速的算法，以實(shí)現(xiàn)軟件濾波的目的。

3 改進(jìn)措施

3.1 LCD改進(jìn)

LCD屏電路板接地不夠，從原機(jī)可以看到，LCD的液晶板與驅(qū)動(dòng)板的過孔均沒有接地，僅僅通過排插的GND腳與LCD的驅(qū)動(dòng)板接地，從而導(dǎo)致LCD的屏蔽效果極差。加強(qiáng)LCD的液晶板以及驅(qū)動(dòng)板的接地，通過對(duì)過孔的接地能極大地提高電磁干擾的屏蔽作用，從而有效減少汽車打火期間閃屏現(xiàn)象的出現(xiàn)[7]，在LCD外殼鋪上銅箔，如圖1所示，再結(jié)合接地的方法，能杜絕閃屏現(xiàn)象、文字顯示失?，F(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.2 車速算法改進(jìn)

原來的車速算法是采用邊沿捕捉方式，通過計(jì)算相鄰兩個(gè)脈沖上升沿的時(shí)間間隔，從而獲得實(shí)時(shí)車速。該算法在日常使用中，效果極佳，但其卻不適用于抗汽車點(diǎn)火電磁干擾試驗(yàn)，原算法見圖2。

改進(jìn)后的車速計(jì)算算法，通過定時(shí)采集車速脈沖輸入引腳的高低電平，能有效降低干擾脈沖對(duì)車速計(jì)算的影響[8]，見圖 3。

假設(shè)定時(shí)采樣周期為T，車速脈沖計(jì)數(shù)器為CNT。當(dāng)檢測(cè)到車速脈沖由0變1（以“0”表示低電平，“1”表示高電平），則CNT加1；當(dāng)采樣時(shí)間等于1s時(shí)，即N×T=1，此時(shí)的車速即為CNT的當(dāng)前值，即v=CNT。見表1。

表1 理想與非理想車速脈沖輸入狀態(tài)下的CNT值

從表1可知，只要干擾脈沖出現(xiàn)在兩個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)之間，本算法都能夠?qū)崿F(xiàn)軟件濾波；如果干擾脈沖剛好出現(xiàn)在某個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)上，則會(huì)導(dǎo)致車速計(jì)算出現(xiàn)誤差，但是發(fā)生這種情況的幾率很小。在實(shí)際測(cè)算中，這種算法導(dǎo)致的車速誤差在±2%以內(nèi)[9-10]。

該算法成功與否的關(guān)鍵在于采樣周期T的取值，T與輸入脈沖的頻率f范圍相關(guān)：T＜Tlimit=1/2×1/f。理論上，T的實(shí)際取值越接近臨界值Tlimit越好。在本案例中，車速輸入脈沖 f=[0:150]Hz，Tlimit=1/2×1/150=3.33 ms。

本案例中，實(shí)際采樣周期T取2 ms。

4 結(jié)論

本論文用真實(shí)的研發(fā)案例，詳細(xì)地給出了汽車點(diǎn)火電磁干擾出現(xiàn)的現(xiàn)象、受干擾原因分析以及具體的解決措施。同時(shí)，本論文透過此案例指出，要解決汽車點(diǎn)火過程中車載電子產(chǎn)品受電磁干擾的問題，不一定只能采取硬件屏蔽的方法，有時(shí)候采取改進(jìn)軟件算法的方法更有效，對(duì)抗汽車點(diǎn)火電磁干擾設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。

[1]馮淵.汽車電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]郭潔.汽車行駛記錄儀的概念及現(xiàn)狀分析[J].汽車與安全，2010，（6）

[3]鄒長(zhǎng)庚.現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.

[4]張軍.汽車行駛記錄儀應(yīng)用技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)分析[J].道路交通管理，2010，（8）

[5]DB44/T578-2009，衛(wèi)星定位汽車行駛記錄儀通用技術(shù)規(guī)范[S].

[6]韋紹秋.汽車電磁干擾的產(chǎn)生與排除[J].大眾科技，2005,（2）

[7]寧甲琳.汽車上的電磁干擾及抑制措施[J].汽車科技，2007，（2）

[8]龔享銥，周良柱.一種關(guān)于相參脈沖信號(hào)頻率的最優(yōu)估計(jì)算法[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2004，（10）

[9]朱燦焰.頻率精確測(cè)量方法研究[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2004，（7）

[10]陳偉元，谷宏強(qiáng)，郭利.基于虛擬儀器的精確測(cè)頻方法研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010，（22）