車載硬盤錄像機硬盤減振研究現狀及發展趨勢

吳暑林 柳波

摘 要：本文介紹了車載硬盤錄像機及其硬盤減振研究的現狀，包括橡膠減振器和鋼絲繩減振器的應用情況，討論了各種硬盤減振方式的發展趨勢。

關鍵詞：車載硬盤錄像機 硬盤減振 橡膠減振器 鋼絲繩減振器 電子減振方案

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1 引言

由于人們對安全的需求越來越高，特別是現在政府非常重視公共安全狀況，把維護公共安全秩序看作“維穩”的重點，所以催生出對公共安全的安全防護產品的極大需求。而公交車抑或地鐵等作為公共運輸工具，是人員聚集極多，人員成分及其復雜，安全防范形勢異常嚴峻的地方。作為安全技術防范的核心設備，作為傳統嵌入式硬盤錄像機的細分市場，車載硬盤錄像機的近年來出現了井噴式的發展。

2 車載硬盤錄像機

車載硬盤錄像機屬于傳統嵌入式硬盤錄像機的細分市場，它是隨著數字視音頻編碼技術在車輛上應用而發展起來的一個新興專用產品。車載硬盤錄像機結合了數字視音頻編解碼、惡劣環境大容量數據硬盤存儲、汽車電子、無線視頻網傳、GPS衛星定位等先進技術，實現對客運行業、特種車輛行業以及其他相關領域的視音頻監控。

目前各車載硬盤錄像機廠家選用的視音頻編解碼算法主要有：MPEG-2、MPEG-4、H.264、MJPEG等，其中MPEG-2和MJPEG的壓縮率較低，使用得比較少；H.264編碼算法具有視頻壓縮率高、碼流低、無線網絡低帶寬適應性好等特點，是目前車載硬盤錄像機選用壓縮格式的主流。車載硬盤錄像機錄像分辨率隨著數字編碼性能的提高也從CIF（352×288）、 2CIF（704×288）、DCIF（528×384）、D1（704×576） 提升到720P和1080P。

車載硬盤錄像機根據不同行業應用要求，可進行多種功能定制。

a、客運行業定制功能分析

客運行業對車載硬盤錄像機的需求除簡單的車載視頻監控功能外，還需要無線網絡視頻監控（以了解車內外實時情況）、GPS衛星定位、車輛調度、車輛語音報站、車輛行駛信息紀錄、多媒體娛樂廣告播放等功能。

b、警用車輛定制功能分析

公安行業對車載硬盤錄像機的主要功能有：視頻監控、無線網傳、云臺控制等。交警更關注如何進行違章取證，主要需求有：車牌識別、黑名單比對等。城管和運管等行業也有與交警類似的需求。

c、金融行業定制功能分析

金融行業運鈔車輛要求車載硬盤錄像機穩定可靠工作，并在發生突發事件時能即時地將視頻和報警信息上傳到管理中心平臺，并可與監控中心平臺進行互動。

d、汽車電子定制功能

車載硬盤錄像機還應和汽車電子相關功能進行結合，例如：汽車行駛數據采集與上傳普遍采用CAN總線技術，車載硬盤錄像機也應具備CAN總線接入與分析處理功能，通過硬盤紀錄車輛行駛的相關信息，并對重要數據進行分析和處理。

e、其他交通工具車載硬盤錄像機應用

軌道交通、船舶、航空等行業也有實時監控的需求，這些行業除了需增加硬盤減振加固處理外，還需注意此類項目所使用的電源和普通汽車電源的差別，例如：列車提供車載設備的電源大多為DC48V或DC110V，而普通車載電源為DC12V或DC24V。

3 車載硬盤錄像機硬盤減振研究現狀

硬盤防震減振技術是車載硬盤錄像機的關鍵技術，也是車載硬盤錄像機區別與傳統嵌入式硬盤錄像機的特別功能。傳統硬盤減振加固技術一般使用機械手段，將硬盤懸浮在特制的硬盤減振器內，減振器吸收外界對硬盤的振動和沖擊能量，確保硬盤磁頭等脆弱部分不受外界機械振動的影響。

車載硬盤錄像機上采用的減振手段有2類：一類是內置減振；也就是減振器安裝在錄像機內部，直接保護硬盤的方式，此類典型的減振器是橡膠減振器；第二類是外置減振，把減振器安裝在錄像機外部，而內部硬盤不做保護的減振方式，典型的就是鋼絲繩減振器；

3.1橡膠減振器

橡膠隔振墊作為重要的隔振手段之一，已被廣泛安裝在各類減振系統中。橡膠隔振墊具有很多優點：隔振效果顯著；形狀不受限制，各方向的剛度可以在一定的范圍內自由選擇，具有空間彈簧特性，能承受多向載荷；利用內摩擦產生的阻尼，能較好地吸收振動和沖擊能量，所以兼有彈簧和阻尼器兩種作用；容易與金屬牢固的黏結在一起，大大簡化了固定和支撐結構；此外，橡膠隔振墊結構簡單，價格低廉，適合成批生產。

3.2鋼絲繩減振器

鋼絲繩減振器是利用金屬絲間的摩擦阻尼來減振的減振器。它具有的非線性和變頻特性的特點使其可以消除一般隔振器所存在的高頻駐波問題。共振時它具有彎曲滯后特性，它的固有阻尼又可以耗散和吸收高頻和低頻振動。鋼絲繩減振器可以產生很大的動態位移，可以衰減強烈的沖擊。鋼絲繩減振器可以用于惡劣的使用環境，它由不銹鋼、耐腐蝕鋁合金或者耐熱耐蝕的鉻鎳鐵合金制成，可以不收臭氧、油液、油脂、沙粒等影響，可以在-204～317度的溫度下正常工作，壽命甚至比被保護的設備本身還長。經過實際測試，對車載硬盤錄像機來說，鋼絲繩減振器的減振效果比橡膠減振器要好得多。但是，由于鋼絲繩減振器成本實在太高，主要用在軍用產品減振上。車載硬盤錄像機主要采用橡膠減振器；國內外對于硬盤減振方面的研究情況有：新加坡南洋科技大學J.Luo、D.W.Shu、B.J.Shi等人，利用有限元分析軟件ANSYS-LSDYNA來對硬盤驅動器的振動響應進行了研究，Dong-Wei Shu，Bao-Jun Shi等人對硬盤驅動器的制動器在半正弦加速度脈沖下進行了振動沖擊分析。

西安電子科技大學賈建援、找種磊等在分析微型硬盤主動隔振系統的機械動力學模型基礎上，提出了一種利用電磁作動器的沖擊振動主動控制解決方案。

西安電子科學大學徐弘光、王宏民對硬盤驅動器的抗沖擊性能進行了理論分析和計算機仿真，并用VC++和MATLAB語言編制了頭盤沖擊特性計算程序，對硬盤驅動器工作狀態下系統的沖擊特性進行了理論計算。

4 發展趨勢及展望

橡膠減振器的發展趨勢，包括：開展橡膠、金屬減振器新型結構設計及其新功能研究；減振與高阻尼兼顧橡膠減振器的研究與開發；將加大減振器橡膠材料、粘彈性高阻尼材料、與金屬板夾層復合多功能橡膠減振支座的研究、開發和應用的力度；繼續開展粘彈性高阻尼功能材料的研究和應用工作。

內封液體的復合橡膠減振器（簡稱液體彈簧）和彈性膠泥緩沖器是近年來使用的一種高技術緩沖器產品，是緩沖器理想的膠泥材料。磁流體復合彈簧（Magnetic Hydraulic Spring） 是應用磁流體高科技材料發展起來的一種新型減振元件。這種減振元件不僅具有萬向減振性、功能穩定性及壽命長的優點，而且能徹底消除磨擦，無噪聲，適合在各種環境下工作。磁性流體材料的研究應用一直是世界各國十分關注的前沿課題，以磁流體為材料的減振產品是減振元件未來的發展趨勢。此外，還出現了電子減振的方案，通過外部加速度傳感器獲取振動信息，根據振動的強度對硬盤讀寫周期進行干預，以保護硬盤磁頭正常讀寫。這種硬盤減振方式也許會成為將來主流的車載硬盤減振方式。

參考文獻

[1] 劉棟.金屬絲阻尼減振器在電子設備隔振系統中的應用[J].光電技術應用，2003，71.3：57-61.

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