汽車行駛記錄儀抗點火電磁干擾的改進方案

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（以下簡稱記錄儀）俗稱汽車黑匣子，是一種能對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄、存儲，并通過有線傳輸或無線傳輸方式實現數據讀寫的數字式電子記錄裝置[1-2]。它具有遏制疲勞駕駛、車輛超速等嚴重交通違章，約束駕駛員的不良駕駛行為，預防道路交通事故，保障車輛行駛安全，提高營運管理水平，并且可為事故分析和鑒定提供原始數據等作用。同時記錄儀還帶有防盜，甚至視聽娛樂功能[3]。因此，記錄儀在公交系統、物流系統、公安系統以及私家車均得到廣泛的應用[4]。

為了在推廣應用中加以規范，在規范應用中提升水平，國家質檢總局發布了GB/T 19056-2003《汽車行駛記錄儀》；同時一些地方也出臺了相關標準，如廣東省的DB44/T 578-2009《衛星定位汽車行駛記錄儀通用技術規范》[5]。文獻[5]中對抗汽車電點火電磁干擾提出要求：在進行汽車點火電磁干擾時，不應出現異?，F象，記錄功能、顯示功能、打印功能應正常。

本公司在產品研發中曾遇到過如下情況：將記錄儀及LCD屏置于汽車點火電磁干擾儀之上，干擾儀采用掃頻方式產生電磁干擾，LCD屏出現屏閃，中文字及特殊字符顯示不正常，同時檢測出的實時車速出現亂跳的現象。

2 受電磁干擾的原因分析

為查明記錄儀受干擾的原因，使用如下實驗設備對產品進行多項測試：行車記錄儀主機（以下稱為MDT）、LCD、穩壓電源、示波器、信號發生器及汽車點火電磁干擾儀[6]。實驗測試記錄如下：

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掃頻方式；MDT/LCD置于電磁干擾儀之上。

結果一：車速顯示亂跳；LCD文字顯示不正常，且偶爾出現閃屏。

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

結果二：跟結果一一樣。

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

結果三：LCD文字顯示不正常；屏閃頻率有所降低。

4）方法四：加強LCD電路板的接地；采用方法三的測試方式。

結果四：閃屏現象消除；文字顯示正常。

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

結果五：車速依然亂跳；觀測得到的兩個脈沖信號，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；采用方法五的測試方式。

結果六：跟結果五一樣。

從以上測試1）和2）的結果可知，LCD字庫受到電磁干擾，導致涉及到字庫的文字及符號顯示不正常，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；從測試3）和4）的結果可知，屏閃的主要因素是線路板的接地不夠，加強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象；結合測試5）和6）的結果可知，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獲得車速的算法，以實現軟件濾波的目的。

3 改進措施

3.1 LCD改進

LCD屏電路板接地不夠，從原機可以看到，LCD的液晶板與驅動板的過孔均沒有接地，僅僅通過排插的GND腳與LCD的驅動板接地，從而導致LCD的屏蔽效果極差。加強LCD的液晶板以及驅動板的接地，通過對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象的出現[7]，在LCD外殼鋪上銅箔，如圖1所示，再結合接地的方法，能杜絕閃屏現象、文字顯示失?，F象的出現。

3.2 車速算法改進

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

改進后的車速計算算法，通過定時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車速計算的影響[8]，見圖 3。

假設定時采樣周期為T，車速脈沖計數器為CNT。當檢測到車速脈沖由0變1（以“0”表示低電平，“1”表示高電平），則CNT加1；當采樣時間等于1s時，即N×T=1，此時的車速即為CNT的當前值，即v=CNT。見表1。

表1 理想與非理想車速脈沖輸入狀態下的CNT值

從表1可知，只要干擾脈沖出現在兩個采樣時間點之間，本算法都能夠實現軟件濾波；如果干擾脈沖剛好出現在某個采樣時間點上，則會導致車速計算出現誤差，但是發生這種情況的幾率很小。在實際測算中，這種算法導致的車速誤差在±2%以內[9-10]。

該算法成功與否的關鍵在于采樣周期T的取值，T與輸入脈沖的頻率f范圍相關：T＜Tlimit=1/2×1/f。理論上，T的實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，實際采樣周期T取2 ms。

4 結論

本論文用真實的研發案例，詳細地給出了汽車點火電磁干擾出現的現象、受干擾原因分析以及具體的解決措施。同時，本論文透過此案例指出，要解決汽車點火過程中車載電子產品受電磁干擾的問題，不一定只能采取硬件屏蔽的方法，有時候采取改進軟件算法的方法更有效，對抗汽車點火電磁干擾設計具有參考價值。

[1]馮淵.汽車電工與電子技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2004.

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

[3]鄒長庚.現代汽車電子控制系統[M].北京：北京理工大學出版社，2002.

[4]張軍.汽車行駛記錄儀應用技術及發展趨勢分析[J].道路交通管理，2010，（8）

[5]DB44/T578-2009，衛星定位汽車行駛記錄儀通用技術規范[S].

[6]韋紹秋.汽車電磁干擾的產生與排除[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.一種關于相參脈沖信號頻率的最優估計算法[J].電子與信息學報，2004，（10）

[9]朱燦焰.頻率精確測量方法研究[J].現代雷達，2004，（7）

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