汽车行驶记录仪抗点火电磁干扰的改进方案

谭锦荣

（广东丽普盾高新科技有限公司，广东 佛山 528000）

1 引言

汽车行驶记录仪（以下简称记录仪）俗称汽车黑匣子，是一种能对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储，并通过有线传输或无线传输方式实现数据读写的数字式电子记录装置[1-2]。它具有遏制疲劳驾驶、车辆超速等严重交通违章，约束驾驶员的不良驾驶行为，预防道路交通事故，保障车辆行驶安全，提高营运管理水平，并且可为事故分析和鉴定提供原始数据等作用。同时记录仪还带有防盗，甚至视听娱乐功能[3]。因此，记录仪在公交系统、物流系统、公安系统以及私家车均得到广泛的应用[4]。

为了在推广应用中加以规范，在规范应用中提升水平，国家质检总局发布了GB/T 19056-2003《汽车行驶记录仪》；同时一些地方也出台了相关标准，如广东省的DB44/T 578-2009《卫星定位汽车行驶记录仪通用技术规范》[5]。文献[5]中对抗汽车电点火电磁干扰提出要求：在进行汽车点火电磁干扰时，不应出现异常现象，记录功能、显示功能、打印功能应正常。

本公司在产品研发中曾遇到过如下情况：将记录仪及LCD屏置于汽车点火电磁干扰仪之上，干扰仪采用扫频方式产生电磁干扰，LCD屏出现屏闪，中文字及特殊字符显示不正常，同时检测出的实时车速出现乱跳的现象。

2 受电磁干扰的原因分析

为查明记录仪受干扰的原因，使用如下实验设备对产品进行多项测试：行车记录仪主机（以下称为MDT）、LCD、稳压电源、示波器、信号发生器及汽车点火电磁干扰仪[6]。实验测试记录如下：

1）方法一：MDT采用电磁干扰仪的电源供电；LCD由MDT供电；电磁干扰仪采用自动扫频方式；MDT/LCD置于电磁干扰仪之上。

结果一：车速显示乱跳；LCD文字显示不正常，且偶尔出现闪屏。

2）方法二：MDT采用稳压电源供电；LCD由MDT供电；电磁干扰仪采用自动扫频方式；MDT/LCD置于电磁干扰仪之上。

结果二：跟结果一一样。

3）方法三：LCD外壳包铜箔；LCD由MDT以外的稳压电源供电；电磁干扰仪采用扫频方式；LCD置于电磁干扰仪之上。

结果三：LCD文字显示不正常；屏闪频率有所降低。

4）方法四：加强LCD电路板的接地；采用方法三的测试方式。

结果四：闪屏现象消除；文字显示正常。

5）方法五：速度输入线采用屏蔽线；利用示波器观测车速信号经光耦前后的波形；采用方法二的测试方式。

结果五：车速依然乱跳；观测得到的两个脉冲信号，无论频率、占空比、受电磁干扰位置均一致。

6）方法六：MDT外壳包铜箔；采用方法五的测试方式。

结果六：跟结果五一样。

从以上测试1）和2）的结果可知，LCD字库受到电磁干扰，导致涉及到字库的文字及符号显示不正常，LCD屏受电磁干扰的主要因素不是MDT的供电源，车速受电磁干扰的主要因素也不是MDT的供电源；从测试3）和4）的结果可知，屏闪的主要因素是线路板的接地不够，加强LCD板的接地并采取LCD外壳包铜箔的办法，能消除屏闪及文字显示不正常的现象；结合测试5）和6）的结果可知，要改善车速受电磁干扰的问题，单从硬件的角度难以做到，必须考虑从软件上改进获得车速的算法，以实现软件滤波的目的。

3 改进措施

3.1 LCD改进

LCD屏电路板接地不够，从原机可以看到，LCD的液晶板与驱动板的过孔均没有接地，仅仅通过排插的GND脚与LCD的驱动板接地，从而导致LCD的屏蔽效果极差。加强LCD的液晶板以及驱动板的接地，通过对过孔的接地能极大地提高电磁干扰的屏蔽作用，从而有效减少汽车打火期间闪屏现象的出现[7]，在LCD外壳铺上铜箔，如图1所示，再结合接地的方法，能杜绝闪屏现象、文字显示失常现象的出现。

3.2 车速算法改进

原来的车速算法是采用边沿捕捉方式，通过计算相邻两个脉冲上升沿的时间间隔，从而获得实时车速。该算法在日常使用中，效果极佳，但其却不适用于抗汽车点火电磁干扰试验，原算法见图2。

改进后的车速计算算法，通过定时采集车速脉冲输入引脚的高低电平，能有效降低干扰脉冲对车速计算的影响[8]，见图 3。

假设定时采样周期为T，车速脉冲计数器为CNT。当检测到车速脉冲由0变1（以“0”表示低电平，“1”表示高电平），则CNT加1；当采样时间等于1s时，即N×T=1，此时的车速即为CNT的当前值，即v=CNT。见表1。

表1 理想与非理想车速脉冲输入状态下的CNT值

从表1可知，只要干扰脉冲出现在两个采样时间点之间，本算法都能够实现软件滤波；如果干扰脉冲刚好出现在某个采样时间点上，则会导致车速计算出现误差，但是发生这种情况的几率很小。在实际测算中，这种算法导致的车速误差在±2%以内[9-10]。

该算法成功与否的关键在于采样周期T的取值，T与输入脉冲的频率f范围相关：T＜Tlimit=1/2×1/f。理论上，T的实际取值越接近临界值Tlimit越好。在本案例中，车速输入脉冲 f=[0:150]Hz，Tlimit=1/2×1/150=3.33 ms。

本案例中，实际采样周期T取2 ms。

4 结论

本论文用真实的研发案例，详细地给出了汽车点火电磁干扰出现的现象、受干扰原因分析以及具体的解决措施。同时，本论文透过此案例指出，要解决汽车点火过程中车载电子产品受电磁干扰的问题，不一定只能采取硬件屏蔽的方法，有时候采取改进软件算法的方法更有效，对抗汽车点火电磁干扰设计具有参考价值。

[1]冯渊.汽车电工与电子技术基础[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]郭洁.汽车行驶记录仪的概念及现状分析[J].汽车与安全，2010，（6）

[3]邹长庚.现代汽车电子控制系统[M].北京：北京理工大学出版社，2002.

[4]张军.汽车行驶记录仪应用技术及发展趋势分析[J].道路交通管理，2010，（8）

[5]DB44/T578-2009，卫星定位汽车行驶记录仪通用技术规范[S].

[6]韦绍秋.汽车电磁干扰的产生与排除[J].大众科技，2005,（2）

[7]宁甲琳.汽车上的电磁干扰及抑制措施[J].汽车科技，2007，（2）

[8]龚享铱，周良柱.一种关于相参脉冲信号频率的最优估计算法[J].电子与信息学报，2004，（10）

[9]朱灿焰.频率精确测量方法研究[J].现代雷达，2004，（7）

[10]陈伟元，谷宏强，郭利.基于虚拟仪器的精确测频方法研究[J].现代电子技术，2010，（22）