车载硬盘录像机硬盘减振研究现状及发展趋势

吴暑林 柳波

摘 要：本文介绍了车载硬盘录像机及其硬盘减振研究的现状，包括橡胶减振器和钢丝绳减振器的应用情况，讨论了各种硬盘减振方式的发展趋势。

关键词：车载硬盘录像机 硬盘减振 橡胶减振器 钢丝绳减振器 电子减振方案

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1 引言

由于人们对安全的需求越来越高，特别是现在政府非常重视公共安全状况，把维护公共安全秩序看作“维稳”的重点，所以催生出对公共安全的安全防护产品的极大需求。而公交车抑或地铁等作为公共运输工具，是人员聚集极多，人员成分及其复杂，安全防范形势异常严峻的地方。作为安全技术防范的核心设备，作为传统嵌入式硬盘录像机的细分市场，车载硬盘录像机的近年来出现了井喷式的发展。

2 车载硬盘录像机

车载硬盘录像机属于传统嵌入式硬盘录像机的细分市场，它是随着数字视音频编码技术在车辆上应用而发展起来的一个新兴专用产品。车载硬盘录像机结合了数字视音频编解码、恶劣环境大容量数据硬盘存储、汽车电子、无线视频网传、GPS卫星定位等先进技术，实现对客运行业、特种车辆行业以及其他相关领域的视音频监控。

目前各车载硬盘录像机厂家选用的视音频编解码算法主要有：MPEG-2、MPEG-4、H.264、MJPEG等，其中MPEG-2和MJPEG的压缩率较低，使用得比较少；H.264编码算法具有视频压缩率高、码流低、无线网络低带宽适应性好等特点，是目前车载硬盘录像机选用压缩格式的主流。车载硬盘录像机录像分辨率随着数字编码性能的提高也从CIF（352×288）、 2CIF（704×288）、DCIF（528×384）、D1（704×576） 提升到720P和1080P。

车载硬盘录像机根据不同行业应用要求，可进行多种功能定制。

a、客运行业定制功能分析

客运行业对车载硬盘录像机的需求除简单的车载视频监控功能外，还需要无线网络视频监控（以了解车内外实时情况）、GPS卫星定位、车辆调度、车辆语音报站、车辆行驶信息纪录、多媒体娱乐广告播放等功能。

b、警用车辆定制功能分析

公安行业对车载硬盘录像机的主要功能有：视频监控、无线网传、云台控制等。交警更关注如何进行违章取证，主要需求有：车牌识别、黑名单比对等。城管和运管等行业也有与交警类似的需求。

c、金融行业定制功能分析

金融行业运钞车辆要求车载硬盘录像机稳定可靠工作，并在发生突发事件时能即时地将视频和报警信息上传到管理中心平台，并可与监控中心平台进行互动。

d、汽车电子定制功能

车载硬盘录像机还应和汽车电子相关功能进行结合，例如：汽车行驶数据采集与上传普遍采用CAN总线技术，车载硬盘录像机也应具备CAN总线接入与分析处理功能，通过硬盘纪录车辆行驶的相关信息，并对重要数据进行分析和处理。

e、其他交通工具车载硬盘录像机应用

轨道交通、船舶、航空等行业也有实时监控的需求，这些行业除了需增加硬盘减振加固处理外，还需注意此类项目所使用的电源和普通汽车电源的差别，例如：列车提供车载设备的电源大多为DC48V或DC110V，而普通车载电源为DC12V或DC24V。

3 车载硬盘录像机硬盘减振研究现状

硬盘防震减振技术是车载硬盘录像机的关键技术，也是车载硬盘录像机区别与传统嵌入式硬盘录像机的特别功能。传统硬盘减振加固技术一般使用机械手段，将硬盘悬浮在特制的硬盘减振器内，减振器吸收外界对硬盘的振动和冲击能量，确保硬盘磁头等脆弱部分不受外界机械振动的影响。

车载硬盘录像机上采用的减振手段有2类：一类是内置减振；也就是减振器安装在录像机内部，直接保护硬盘的方式，此类典型的减振器是橡胶减振器；第二类是外置减振，把减振器安装在录像机外部，而内部硬盘不做保护的减振方式，典型的就是钢丝绳减振器；

3.1橡胶减振器

橡胶隔振垫作为重要的隔振手段之一，已被广泛安装在各类减振系统中。橡胶隔振垫具有很多优点：隔振效果显著；形状不受限制，各方向的刚度可以在一定的范围内自由选择，具有空间弹簧特性，能承受多向载荷；利用内摩擦产生的阻尼，能较好地吸收振动和冲击能量，所以兼有弹簧和阻尼器两种作用；容易与金属牢固的黏结在一起，大大简化了固定和支撑结构；此外，橡胶隔振垫结构简单，价格低廉，适合成批生产。

3.2钢丝绳减振器

钢丝绳减振器是利用金属丝间的摩擦阻尼来减振的减振器。它具有的非线性和变频特性的特点使其可以消除一般隔振器所存在的高频驻波问题。共振时它具有弯曲滞后特性，它的固有阻尼又可以耗散和吸收高频和低频振动。钢丝绳减振器可以产生很大的动态位移，可以衰减强烈的冲击。钢丝绳减振器可以用于恶劣的使用环境，它由不锈钢、耐腐蚀铝合金或者耐热耐蚀的铬镍铁合金制成，可以不收臭氧、油液、油脂、沙粒等影响，可以在-204～317度的温度下正常工作，寿命甚至比被保护的设备本身还长。经过实际测试，对车载硬盘录像机来说，钢丝绳减振器的减振效果比橡胶减振器要好得多。但是，由于钢丝绳减振器成本实在太高，主要用在军用产品减振上。车载硬盘录像机主要采用橡胶减振器；国内外对于硬盘减振方面的研究情况有：新加坡南洋科技大学J.Luo、D.W.Shu、B.J.Shi等人，利用有限元分析软件ANSYS-LSDYNA来对硬盘驱动器的振动响应进行了研究，Dong-Wei Shu，Bao-Jun Shi等人对硬盘驱动器的制动器在半正弦加速度脉冲下进行了振动冲击分析。

西安电子科技大学贾建援、找种磊等在分析微型硬盘主动隔振系统的机械动力学模型基础上，提出了一种利用电磁作动器的冲击振动主动控制解决方案。

西安电子科学大学徐弘光、王宏民对硬盘驱动器的抗冲击性能进行了理论分析和计算机仿真，并用VC++和MATLAB语言编制了头盘冲击特性计算程序，对硬盘驱动器工作状态下系统的冲击特性进行了理论计算。

4 发展趋势及展望

橡胶减振器的发展趋势，包括：开展橡胶、金属减振器新型结构设计及其新功能研究；减振与高阻尼兼顾橡胶减振器的研究与开发；将加大减振器橡胶材料、粘弹性高阻尼材料、与金属板夹层复合多功能橡胶减振支座的研究、开发和应用的力度；继续开展粘弹性高阻尼功能材料的研究和应用工作。

内封液体的复合橡胶减振器（简称液体弹簧）和弹性胶泥缓冲器是近年来使用的一种高技术缓冲器产品，是缓冲器理想的胶泥材料。磁流体复合弹簧（Magnetic Hydraulic Spring） 是应用磁流体高科技材料发展起来的一种新型减振元件。这种减振元件不仅具有万向减振性、功能稳定性及寿命长的优点，而且能彻底消除磨擦，无噪声，适合在各种环境下工作。磁性流体材料的研究应用一直是世界各国十分关注的前沿课题，以磁流体为材料的减振产品是减振元件未来的发展趋势。此外，还出现了电子减振的方案，通过外部加速度传感器获取振动信息，根据振动的强度对硬盘读写周期进行干预，以保护硬盘磁头正常读写。这种硬盘减振方式也许会成为将来主流的车载硬盘减振方式。

参考文献

[1] 刘栋.金属丝阻尼减振器在电子设备隔振系统中的应用[J].光电技术应用，2003，71.3：57-61.

[2] 顾锋.微型隔振器的设计及在硬盘隔振中的应用.计算机工程，第28卷第11期，2002年11月.