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# 环路车辆检测器产品规格书

**文档编号**：SP-ILD-2026-V1.1
**版本日期**：2026年7月21日
**产品系列**：SenseLoop™ ILD 系列
**密级**：商业机密

> **V1.1 修订说明**：基于 V1.0 的工程评审反馈，针对振荡器拓扑表述、ASB 释放条件、测频/波形采集模式区分、馈线长度约束、LP 型算力限制、OTA 升级资源争用及竞品对比客观性等 7 项做出修订。详见各章节变更标记。

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## 目录

1. [产品概述](#1-产品概述)
2. [产品系列定义](#2-产品系列定义)
3. [核心技术特性](#3-核心技术特性)
4. [硬件架构设计](#4-硬件架构设计)
5. [软件架构与算法引擎](#5-软件架构与算法引擎)
6. [性能规格参数](#6-性能规格参数)
7. [通信接口与物联网集成](#7-通信接口与物联网集成)
8. [可靠性工程与质量保证](#8-可靠性工程与质量保证)
9. [全球认证与合规](#9-全球认证与合规)
10. [安装与调试规范](#10-安装与调试规范)
11. [测试与验证体系](#11-测试与验证体系)
12. [竞品对比与竞争优势](#12-竞品对比与竞争优势)
13. [产品路线图](#13-产品路线图)

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## 1 产品概述

### 1.1 产品定位

SenseLoop™ ILD 系列环路车辆检测器是面向全球智能交通市场的高性能、高可靠车辆感知终端，基于电磁感应原理与数字信号处理技术，实现对车辆的存在检测、速度测量、车型分类与交通流参数采集。

**核心价值主张**：
- **全球标准兼容**：同时满足 NEMA TS2、EN 12675/TLS/BASt、GB/T 26942 三大标准体系
- **全场景覆盖**：从停车门禁到高速公路收费，从城市路口到偏远野外
- **极致可靠性**：MTBF ≥ 100,000 小时，工业级环境耐受 -40°C ~ +85°C
- **智能化闭环**：自适应调谐 + 远程诊断 + 边缘计算 + 云平台管理

### 1.2 应用场景

| 场景类别 | 典型应用 | 推荐型号 |
|----------|----------|----------|
| 停车与门禁 | 停车场出入口、工业门控制、屏障系统 | SenseLoop-1（单环路） |
| 城市交通信号 | 交叉路口信号控制、公交车优先通行 | SenseLoop-2（双环路） |
| 高速公路与收费 | 收费站触发、速度执法、交通调查 | SenseLoop-2 / SenseLoop-4 |
| 车型分类与称重 | WIM 称重预筛选、收费站车型分类 | SenseLoop-4（四环路） |
| 智慧交通与 V2I | 路侧感知单元、数字孪生数据源 | SenseLoop-4-IoT |
| 隧道与桥梁 | 隧道流量监控、桥梁载荷监测 | SenseLoop-4 |

### 1.3 产品命名规则

```
SenseLoop-[环路数]-[功能后缀]
├── SenseLoop-1 ：单环路检测器（基础型）
├── SenseLoop-1-LP ：单环路检测器（超低功耗型）
├── SenseLoop-2 ：双环路检测器（标准型）
├── SenseLoop-2-T ：双环路检测器（交通信号型）
├── SenseLoop-4 ：四环路检测器（分类型）
├── SenseLoop-4-IoT ：四环路检测器（物联网增强型）
└── SenseLoop-4-WIM ：四环路检测器（称重预筛选型）
```

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## 2 产品系列定义

### 2.1 SenseLoop-1（单环路检测器）

**目标市场**：停车管理、门禁控制、工业门

| 参数项 | 规格 |
|--------|------|
| 检测通道 | 1 通道 |
| 输出模式 | 双继电器输出（存在/脉冲可选） |
| 灵敏度等级 | 16 级数字可调（0.02% ~ 1.28% ΔL/L） |
| 响应时间 | ≤ 8 ms（标准型）；≤ 20 ms（LP 型）¹ |
| 工作频率 | 20 ~ 170 kHz，4 档可调 + 自动选频 |
| 环路电感范围 | 20 ~ 2500 µH |
| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时）² |
| 安装方式 | DIN 导轨 / 墙面安装 |
| 功耗 | 标准型 ≤ 2 W；LP 型静态 ≤ 4 mA @ 12 VDC |
| 外形尺寸 | 85 × 55 × 55 mm（DIN 导轨紧凑型） |

¹ LP 型因 MSP430 架构无硬件乘除法器，测频周期较长，响应时间约束见 3.4.1 节。
² 300 m 馈线对应限制：环路电感 ≥ 100 µH；电感低于此值时建议馈线 ≤ 150 m，详见 10.2 节。

**核心功能**：
- 自动调谐与自适应灵敏度提升（ASB）
- 环路开路/短路检测与 LED 故障代码指示
- 防锁定算法（可编程超时：1 ~ 65535 秒）
- 掉电状态记忆与安全恢复
- 前面板 DIP 开关 + 串口远程配置

### 2.2 SenseLoop-2（双环路检测器）

**目标市场**：城市交通信号控制、高速公路流量监测

| 参数项 | 规格 |
|--------|------|
| 检测通道 | 2 通道独立 |
| 输出模式 | 每通道双继电器 + 方向逻辑输出 |
| 灵敏度等级 | 16 级数字可调（0.02% ~ 1.28% ΔL/L） |
| 响应时间 | ≤ 8 ms |
| 速度测量 | 双线圈速度陷阱法，精度 ±1% @ 20~200 km/h |
| 工作频率 | 20 ~ 170 kHz，4 档可调 + 自动避频 |
| 环路电感范围 | 20 ~ 2500 µH |
| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时） |
| 安装方式 | DIN 导轨 / NEMA 机架卡 |
| 功耗 | ≤ 3.5 W |
| 外形尺寸 | 105 × 75 × 55 mm（DIN 导轨型） |

**核心功能**：
- 方向逻辑检测（识别逆行车辆）
- 双线圈速度陷阱（精确速度测量）
- 车长估算（基于速度 × 占用时间）
- 通道间自动避频（消除串扰）
- 尾随检测（区分紧密跟车）
- 占有率与车头时距输出

### 2.3 SenseLoop-4（四环路检测器）

**目标市场**：高速公路收费、车型分类、交通调查、WIM 称重预筛选

| 参数项 | 规格 |
|--------|------|
| 检测通道 | 4 通道独立 |
| 输出模式 | 每通道独立继电器 + 分类输出 + 方向逻辑 + 速度输出 |
| 灵敏度等级 | 16 级数字可调（0.02% ~ 1.28% ΔL/L） |
| 响应时间 | ≤ 8 ms |
| 速度测量 | 四环路冗余测量，精度 ±0.5% @ 20~250 km/h |
| 车型分类 | 13 类（FHWA F） / 8+1 类（TLS） / 5+1 类 / 自定义 |
| 轴距测量 | 精度 ±0.1 m @ 20~120 km/h |
| 工作频率 | 20 ~ 200 kHz，4 档可调 + 自动避频 + 级联同步 |
| 环路电感范围 | 20 ~ 2500 µH |
| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时） |
| 安装方式 | DIN 导轨 / 19" 机架 / NEMA 机架卡 |
| 功耗 | ≤ 5 W（基础型）；IoT 型 ≤ 8 W（含通信模块） |
| 外形尺寸 | DIN 型：140 × 95 × 55 mm；机架型：220 × 44 × 240 mm |

**核心功能**：
- 高级环路曲线分析（Advanced Loop Profiling）—— 过车波形特征提取
- 轴距与轴数测量（4 环路组合逻辑）
- 多级车型分类（基于波形特征 + 机器学习）
- 方向逻辑检测 + 逆行报警
- 排队长度估计 + 间隙/车头时距统计
- 优雅降级运行（单环故障时自动切换双环模式）
- 级联多设备同步（最多 8 台级联，32 环路协同）
- IoT 远程诊断 + 实时波形远程查看 + FOTA 固件升级

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## 3 核心技术特性

### 3.1 技术特性总览

以下列出 SenseLoop™ 系列实现全球竞争力的 **10 大核心技术特性**：

| # | 核心技术特性 | 竞争优势 | 技术实现 |
|---|-------------|----------|----------|
| 1 | **多频自适应扫描与智能选频** | 消除环境漂移与相邻线圈串扰 | DSP 数字频率扫描 + 自适应跟踪算法 |
| 2 | **16 级数字灵敏度与 ASB 自适应提升** | 从摩托车到重型车全覆盖 | ΔL/L 分级检测 + 动态阈值调整 |
| 3 | **高速 DSP 信号处理引擎** | ≤ 8 ms 响应，实时波形分析 | ARM Cortex-M4F + 等精度测频 |
| 4 | **高级环路曲线分析（ALP）** | 精确车型分类与轴距测量 | 过车波形特征提取 + ML 分类器 |
| 5 | **三级浪涌防护与电气隔离** | 雷击/浪涌耐受，NEMA TS2 级 | GDT + MOV + TVS 三级 + 1500VDC 隔离 |
| 6 | **全维度故障自诊断** | 线圈/馈线故障实时感知 | 频率/阻抗/Q 值多参数监测 + LED 编码 |
| 7 | **IoT 云管理与边缘计算** | 远程运维 + 本地智能决策 | 4G/5G + MQTT/Modbus TCP + OTA |
| 8 | **级联同步与优雅降级** | 32 环路协同 + 故障自动降级 | CAN/RS485 级联协议 + 冗余切换 |
| 9 | **超低功耗设计（LP 变型）** | 太阳能/电池供电场景 | MSP430 架构 + 动态电源管理 |
| 10 | **全球三标合规架构** | 一款产品通行全球市场 | NEMA TS2 + EN/TLS + GB/T 硬件/软件统一 |

### 3.2 多频自适应扫描与智能选频（Multi-Frequency Adaptive Scan）

#### 3.2.1 技术原理

传统环路检测器工作在单一固定频率，受温度漂移、湿度变化、路面沉降影响，基线频率缓慢偏移导致灵敏度损失。多车道并行检测时，相邻线圈同频工作产生串扰误触发。

**SenseLoop™ 解决方案**：

```
工作流程：
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 上电初始化 │
│ ├── 全频段扫描（20~200 kHz，步进 5 kHz） │
│ ├── 测量各频点信噪比（SNR）与 Q 值 │
│ ├── 选择最优工作频率（最高 SNR 频点） │
│ └── 存储基准频率 f₀ │
│ │
│ 运行阶段 │
│ ├── 每 100 ms 采样当前振荡频率 f(t) │
│ ├── 比率周期偏移计算：Δ = (f(t) - f₀) / f₀ │
│ ├── 自适应基线更新： │
│ │ ├── 无车状态持续 ≥ 2 s → 微调 f₀（补偿环境漂移） │
│ │ ├── Δ < 阈值 → 判定无车，继续跟踪 │
│ │ └── Δ ≥ 阈值 → 判定有车，冻结基线 │
│ ├── 多通道避频： │
│ │ ├── 级联设备协商频率分配表 │
│ │ ├── 相邻通道频率差 ≥ 15 kHz │
│ │ └── 冲突时自动重新分配 │
│ └── 定期全频扫描刷新（每 30 分钟或检测到漂移超限） │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
```

#### 3.2.2 关键参数

| 参数 | 规格 |
|------|------|
| 扫描频段 | 20 kHz ~ 200 kHz |
| 频率步进 | 5 kHz（粗扫）/ 0.5 kHz（精扫） |
| 频率选择时间 | ≤ 500 ms（单通道） |
| 基线更新周期 | 连续自适应（无车时每 2 s 微调） |
| 相邻通道频率隔离 | ≥ 15 kHz |
| 频率稳定度 | ≤ 50 ppm/°C |
| 温度补偿范围 | -40°C ~ +85°C 全温段自动补偿 |

#### 3.2.3 基线更新的"跑偏"防护（V1.1 新增）

夏季沥青路面温度可达 70°C+，大车慢速通过产生的长时间 ΔL 信号可能被误判为环境漂移。基线刷新增加以下防护：

- **速率限制**：连续无车 ≥ 2 s **且** ΔL 变化率 < 预设斜率门限，才允许微调
- **大车锁定**：ΔL 超过阈值（灵敏度级 8 对应值）后，基线冻结 10 s 以上（视车长估算）
- **温度补偿分段线性化**：低温段（-40°C ~ 0°C）与高温段（0°C ~ +85°C）使用不同补偿系数

### 3.3 16 级数字灵敏度与自适应灵敏度提升（ASB）

#### 3.3.1 灵敏度分级

| 灵敏度级 | ΔL/L 检测阈值 | 典型检测对象 | 对应标准 |
|----------|---------------|-------------|----------|
| 1 | 0.02% | 微型金属物件 | 超高灵敏度 |
| 2 | 0.04% | 小型摩托车 | NEMA Class 1 |
| 3 | 0.06% | 摩托车 | NEMA Class 1+ |
| 4 | 0.08% | 大型摩托车 | NEMA Class 2 |
| 5 | 0.13% | 标准摩托车 | NEMA Class 2+ |
| 6 | 0.16% | 小型轿车 | — |
| 7 | 0.20% | 标准轿车 | NEMA Class 3 |
| 8 | 0.32% | 中型轿车 | — |
| 9 | 0.40% | SUV/皮卡 | — |
| 10 | 0.50% | 轻型卡车 | — |
| 11 | 0.64% | 中型卡车 | — |
| 12 | 0.80% | 重型卡车 | — |
| 13 | 0.96% | 超重型车辆 | — |
| 14 | 1.04% | 低灵敏度抗干扰 | — |
| 15 | 1.12% | 极低灵敏度 | — |
| 16 | 1.28% | 仅大型金属物 | — |

#### 3.3.2 自适应灵敏度提升（ASB）

当灵敏度设置较高（如级 1~3）时，环境噪声可能导致误触发。ASB 机制在车辆首次触发后自动提升灵敏度至最高级（级 1），确保稳定锁定；车辆离开后自动恢复至设定级。

```
ASB 工作流程：
┌──────────────────┐ ┌──────────────────┐
│ 设定灵敏度级 N │────▶│ 车辆首次触发 │
│ (如级 7 = 0.20%)│ │ 检测 ΔL/L ≥ 0.20%│
└──────────────────┘ └──────────────────┘
 │
 ▼
 ┌──────────────────┐
 │ ASB 提升至级 1 │
 │ 灵敏度 → 0.02% │
 │ 确保稳定锁定 │
 └──────────────────┘
 │
 ▼
 ┌──────────────────────────────┐
 │ 车辆离开线圈判断 │
 │ 条件 A：ΔL/L < 0.02%（级 1 阈值）│
 │ 条件 B：持续时间 ≥ 500 ms │
 │ 条件 C：ASB 强制释放超时未超 │
 │（A ∧ B）∨ C → 恢复至设定级 N │
 └──────────────────────────────┘
```

**V1.1 补充说明 —— ASB 释放条件**（V1.1 修订）：

大车慢速通过时，波形拖尾长，ΔL/L 可能长时间无法回到 0.02% 以下。若 ASB 一直卡在高灵敏度状态，后续自行车/行人经过容易误触发。补充以下防护：

- **ASB 强制释放超时**：高灵敏度锁定持续 ≥ 30 s 后强制恢复设定级（可编程，1~120 s）
- **基线一致性检查**：恢复前确认当前基线 f₀ 与触发前基线偏差 < 0.1%，防止基线"跑偏"导致误判
- **释放延迟可编程**：0~250 ms，避免释放瞬间的跳变误触发

### 3.4 高速 DSP 信号处理引擎

#### 3.4.1 处理器架构

**SenseLoop™ 采用双核异构处理器架构**：

| 核 | 功能 | 器件 | 工作频率 |
|----|------|------|----------|
| **信号处理核** | 实时测频、波形采集、阈值判断 | ARM Cortex-M4F（STM32F4 系列） | 168 MHz |
| **通信管理核** | 协议处理、远程管理、OTA | ARM Cortex-M0+（STM32G0 系列） | 64 MHz |

**LP 超低功耗变型**：采用 MSP430F149（8 MHz，16 位 RISC），静态电流 ≤ 4 mA。

> **V1.1 重要提示 —— LP 型算力限制**（V1.1 新增）：
> MSP430F149 为 16 位 RISC 内核，**无硬件乘除法器**。等精度测频涉及的 32 位除法运算需软件模拟，每个除法周期约 70~100 个指令周期。
> - 在此约束下，测频刷新率约 10~15 ms（单通道）
> - 响应时间相应延长至 ≤ 20 ms（标称值）
> - LP 型目标市场明确为 **停车门禁、工业门控场景**，不承诺交通信号级的 8 ms 响应
> - 如需交通信号级响应 + 低功耗，推荐选型为 **STM32U5 系列**（Cortex-M33，超低功耗 + 硬件 FPU）

#### 3.4.2 等精度测频法 —— 两种运行模式（V1.1 修订）

采用 **等精度测频法** 实现 ΔL/L 高精度测量。为平衡存在检测速度和波形分类精度，设两种运行模式：

```
原理：
- 同时启动参考时钟计数器（f_ref = 100 MHz）和被测信号计数器（f_loop）
- 闸门时间由被测信号同步开启/关闭，消除 ±1 计数误差
- 频率计算：f_loop = N_loop × f_ref / N_ref
- 分辨率：1 / N_ref（与被测频率无关）
- 典型精度：≤ 0.01%（远优于 NEMA 0.02% 要求）
```

**模式 A —— 存在检测模式（默认）**：

| 参数 | 规格 |
|------|------|
| 闸门时间 | 4 ms |
| 测频精度 | ≤ 0.01% |
| 采样周期 | ≤ 4 ms（单通道） |
| 通道扫描周期 | ≤ 16 ms（4 通道顺序扫描） |
| 频率分辨率 | ≤ 0.5 Hz @ 100 kHz |
| 适用场景 | 存在/脉冲检测、速度陷阱、基础流量计数 |

4 ms 闸门在 200 km/h 下对应车辆移动约 22 cm，存在检测期间（~32 ms）获取约 8 个采样点，足够用于存在/脉冲判定和速度测量。

**模式 B —— 波形采集模式（ALP 分类时启用）**：

| 参数 | 规格 |
|------|------|
| 采样方式 | 高速 ADC 独立采样（非等精度测频通道） |
| ADC 采样率 | ≥ 500 kHz |
| 存储深度 | 2048 点/通道（约 4 ms 窗口） |
| 触发方式 | 存在检测上升沿触发 |
| 适用场景 | ALP 过车曲线分析、7 维特征提取、ML 分类 |

> 存在检测和波形采集使用**独立硬件路径**：定时器捕获完成测频，ADC 独立通道完成波形采样。两者可同时进行，互不干扰。

### 3.5 高级环路曲线分析（Advanced Loop Profiling, ALP）

#### 3.5.1 技术原理

每辆车经过线圈时产生独特的电感变化时间曲线（过车曲线 / Passing Curve），曲线特征包括：

```
过车曲线特征维度：
┌─────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ ΔL/L ──┐ ╱╲ │
│ │ ╱ ╲ ╱╲ │
│ │ ╱ ╲ ╱ ╲ │
│ │──╱ ╲╱ ╲── │
│ │ └─ 时间 │
│ │
│ 特征提取： │
│ ├── 峰值幅度（Peak Amplitude） │
│ ├── 上升斜率（Rise Slope） │
│ ├── 脉冲宽度（Pulse Width） │
│ ├── 波谷深度（Valley Depth）—— 轴间距特征 │
│ ├── 波形轮廓（Shape Profile）—— 整体形状 │
│ ├── 对称度（Symmetry Index） │
│ └── 多线圈相关性（Cross-channel Correlation）│
│ │
└─────────────────────────────────────────────────┘
```

#### 3.5.2 分类器架构

```
车型分类流程：
原始波形 → 特征提取（7 维） → 归一化 → 机器学习分类器 → 车型输出
 │
 ┌───────────────┼───────────────┐
 │ │ │
 规则引擎 BP 神经网络 SVM 分类器
 (确定性规则) (训练模型) (备选模型)
 │ │ │
 └───────┬───────┘───────┬───────┘
 │ │
 主分类器 置信度评估
 (加权融合) (>90% 确认)
```

#### 3.5.3 分类等级

| 分类标准 | 类别数 | 类别定义 |
|----------|--------|----------|
| **FHWA Schedule F** | 13 类 | 摩托车、轿车、皮卡、2 轴单车、3 轴单车、4 轴单车、5 轴单车、3 轴半挂、4 轴半挂、5 轴半挂、6 轴半挂、多轴半挂、未知 |
| **TLS 8+1** | 9 类 | 轻型（≤3.5t）、3 类中型、3 类重型、未知/附加 |
| **TLS 5+1** | 6 类 | 轻型、中型、重型、超重型、未知/附加 |
| **2 类** | 2 类 | 小车 / 大车 |
| **自定义** | 用户定义 | 用户通过配置工具自定义类别与阈值 |

---

## 4 硬件架构设计

### 4.1 整体架构框图

```
┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SenseLoop™ 系统架构 │
│ │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────────────┐ │
│ │ 环路通道 1 │ │ 环路通道 2 │ │ 环路通道 3 / 4 │ │
│ │ ┌────────┐ │ │ ┌────────┐ │ │ ┌────────┐ │ │
│ │ │LC振荡器│ │ │ │LC振荡器│ │ │ │LC振荡器│ │ │
│ │ │Colpitts│ │ │ │Colpitts│ │ │ │Colpitts│ │ │
│ │ └────────┘ │ │ └────────┘ │ │ └────────┘ │ │
│ │ ┌────────┐ │ │ ┌────────┐ │ │ ┌────────┐ │ │
│ │ │前置放大│ │ │ │前置放大│ │ │ │前置放大│ │ │
│ │ └────────┘ │ │ └────────┘ │ │ └────────┘ │ │
│ │ ┌────────┐ │ │ ┌────────┐ │ │ ┌────────┐ │ │
│ │ │施密特 │ │ │ │施密特 │ │ │ │施密特 │ │ │
│ │ │整形 │ │ │ │整形 │ │ │ │整形 │ │ │
│ │ └────────┘ │ │ └────────┘ │ │ └────────┘ │ │
│ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────────────┘ │
│ │ │ │ │
│ ▼ ▼ ▼ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ DSP 信号处理引擎 │ │
│ │ ┌────────────┐ ┌──────────┐ ┌────────────────────────┐ │ │
│ │ │等精度测频 │ │波形采集 │ │阈值判断/ALP 分类引擎 │ │ │
│ │ │+ 基线跟踪 │ │+ 特征提取│ │+ 方向逻辑/速度计算 │ │ │
│ │ └────────────┘ └──────────┘ └────────────────────────┘ │ │
│ │ STM32F4 系列 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 通信管理核 │ │
│ │ ┌───────┐ ┌───────┐ ┌───────┐ ┌────────┐ ┌──────────┐ │ │
│ │ │RS-485 │ │以太网 │ │4G/5G │ │BLE/WiFi│ │USB 调试 │ │ │
│ │ │Modbus │ │MQTT │ │蜂窝 │ │配置 │ │诊断 │ │ │
│ │ └───────┘ └───────┘ └───────┘ └────────┘ └──────────┘ │ │
│ │ STM32G0 系列 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 输出与保护模块 │ │
│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────┐│ │
│ │ │继电器输出│ │固态输出 │ │PWM 状态 │ │三级浪涌防护 ││ │
│ │ │(双路隔离)│ │(NEMA 兼容)│ │编码输出 │ │GDT+MOV+TVS ││ │
│ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────┘│ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 电源模块 │ │
│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │ │
│ │ │AC/DC 变换│ │DC 宽电压│ │DC/DC 隔离│ │ │
│ │ │110/220VAC│ │10~36 VDC│ │1500VDC │ │ │
│ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘
```

### 4.2 检测通道电路详细设计

#### 4.2.1 LC 谐振振荡电路

> **V1.1 修订说明**：V1.0 版本标注为"Clapp 改进型 Colpitts"。经工程评审，在数字测频方案下，振荡器拓扑的 ppm 级稳定度提升相对于软件基线跟踪的补偿效果边际收益低。真正制约宽电感范围（20~2500 µH）工作的瓶颈在于起振可靠性和振幅一致性。本版弱化拓扑命名，补充振幅自适应调节机制。

| 设计参数 | 规格 | 说明 |
|----------|------|------|
| 拓扑结构 | Colpitts 型（串联电容增强稳定度） | 配合软件基线跟踪，全温段频率稳定度满足要求 |
| 振荡频率范围 | 20 kHz ~ 200 kHz | 覆盖全部 NEMA / EN 标准频段 |
| 频率稳定度 | ≤ 50 ppm/°C（配合温度补偿） | 软件基线跟踪后有效稳定度优于此值 |
| 谐振电容 | 10 nF ~ 100 nF（内部精密电容阵列） | 数字开关选择，适配 20~2500 µH 电感 |
| 起振时间 | ≤ 50 ms | 上电快速启动 |
| 振荡振幅 | ≥ 2 Vpp（方波整形后） | 确保施密特触发器可靠工作 |
| **振幅自适应调节**（V1.1 新增） | 监测振荡幅度，自动调节偏置/增益 | 解决宽电感范围下 Q 值差异导致的振幅不一致问题：

**振幅自适应调节说明**（V1.1 新增）：

线圈 Q 值在 5~30 之间变动时，振荡器输出振幅可能相差 3~5 倍。若振幅过低，施密特触发器可能间歇性不触发，导致测频信号丢失；若振幅过高，可能造成过零抖动。

- 监测机制：ADC 采集整形前正弦波的峰值幅度
- 调节方式：当振幅 < 1 Vpp 时自动增大前置放大器增益；当振幅 > 3.5 Vpp 时自动降低
- 调节范围：6 dB（2 倍增益调整）
- 配合软件"振幅有效性标志位"：振幅低于可靠工作阈值时标记该通道为"不可靠"，触发故障自诊断

#### 4.2.2 信号调理链路

```
环路信号调理链路：
线圈 → LC振荡器 → 前置放大（LMV721, 增益20dB） → 带通滤波（10~200kHz）
 → 施密特整形（74HC14） → 方波输出 → MCU定时器输入捕获

波形采集模式（ALP/分类时启用）：
方波 → 高速 ADC（≥ 500 kHz） → DSP 波形缓存
（注：测频与波形采集使用独立硬件路径，互不干扰）
```

### 4.3 电源设计

#### 4.3.1 电源规格

| 电源类型 | 输入范围 | 输出 | 效率 | 适用 |
|----------|----------|------|------|------|
| **AC 供电模块** | 100~240 VAC ±20%, 50/60 Hz | 12 VDC / 5 VDC / 3.3 VDC | ≥ 85% | 标准安装 |
| **DC 宽电压模块** | 10~36 VDC | 5 VDC / 3.3 VDC | ≥ 90% | NEMA TS2 / 车载 |
| **DC/DC 隔离模块** | 12 VDC 输入 | 隔离 5 VDC 输出 | ≥ 80% | 电气隔离 |

#### 4.3.2 三级浪涌防护

```
三级浪涌防护架构：
外部浪涌 ──▶ [GDT 气体放电管] ──▶ [MOV 压敏电阻] ──▶ [TVS 瞬态抑制管] ──▶ 内部电路
 粗保护（10kA）     中保护（5kA）      细保护（500A）
 < 100 ns           < 25 ns           < 1 ns

参数：
- GDT：DC spark 75V, Impulse 10 kA @ 8/20 µs
- MOV：V1mA = 270V, Impulse 5 kA @ 8/20 µs
- TVS：Vbr = 15V, Vcl = 24V @ 500A, 响应 < 1 ns
- 级间退耦电阻：10 Ω / 2.2 Ω
```

| 测试标准 | 测试条件 | 合格判据 |
|----------|----------|----------|
| IEC 61000-4-5 | ±2 kV 线-线，±4 kV 线-地 | 性能判据 B |
| NEMA TS2 瞬态 | ±1000V / ±2000V @ 8 种波形 × 10 次 | 测试后功能正常 |
| GB/T 17626.5 | ±2 kV / ±4 kV | 性能判据 B |

### 4.4 PCB 设计规范

| 规范项 | 要求 | 说明 |
|--------|------|------|
| PCB 层数 | ≥ 4 层 | 信号层 / GND 层 / 电源层 / 信号层 |
| 最小线宽/间距 | 0.15 mm / 0.15 mm | 高密度布线 |
| 最小过孔 | 0.3 mm drill / 0.6 mm pad | 标准 |
| 振荡电路局部屏蔽 | LC 回路用地平面包围 | 减少辐射 |
| 模拟/数字分区 | 物理隔离，单点跨接 | 防止数字噪声耦合 |
| 防护器件位置 | TVS/GDT 紧靠接线端子（寄生电感 < 5 nH） | 缩短泄放路径 |
| 继电器隔离 | 续流二极管 + RC 吸收 + 开槽 | 防止触点反冲 |
| 电源去耦 | 每颗 IC 近旁 0.1 µF + 10 µF | 降低电源纹波 |
| 阻抗控制 | 差分对 100 Ω / 单端 50 Ω | 通信接口 |

---

## 5 软件架构与算法引擎

### 5.1 软件架构总览

```
┌──────────────────────────────────────────────────┐
│ SenseLoop™ 软件架构 │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 应用层（Application Layer） │ │
│ │ ├── 检测逻辑（存在/脉冲/方向/速度/分类） │ │
│ │ ├── 输出管理（继电器/PWM/通信上报） │ │
│ │ ├── 故障管理（自诊断/报警/降级） │ │
│ │ └────────────────────────────────────────┘ │
│ │ ├── OTA 升级管理 │ │
│ └────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 算法层（Algorithm Layer） │ │
│ │ ├── 等精度测频引擎（模式 A） │ │
│ │ ├── 高速 ADC 波形采集引擎（模式 B） │ │
│ │ ├── 自适应基线跟踪 │ │
│ │ ├── 自适应阈值（ASB） │ │
│ │ ├── 数学形态滤波 │ │
│ │ ├── 抗锁定算法 │ │
│ │ ├── ALP 过车曲线分析 │ │
│ │ ├── 车型分类器（规则 + ML） │ │
│ │ ├── 速度陷阱计算 │ │
│ │ └── 方向逻辑判断 │ │
│ └────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 中间件层（Middleware Layer） │ │
│ │ ├── 通道扫描调度器 │ │
│ │ ├── 频率分配协商器 │ │
│ │ ├── 配置管理器（DIP/串口/远程） │ │
│ │ ├── 数据缓存与聚合 │ │
│ │ ├── 看门狗与心跳 │ │
│ │ └────────────────────────────────────────┘ │
│ │ ├── 级联同步协议 │ │
│ └────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 驱动层（Driver/HAL Layer） │ │
│ │ ├── GPIO / 定时器 / ADC / DMA │ │
│ │ ├── RS-485 / Ethernet / USB / BLE │ │
│ │ ├── 继电器 / LED / EEPROM / Flash │ │
│ │ └────────────────────────────────────────┘ │
│ │ ├── RTC / Watchdog │ │
│ └────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ RTOS（FreeRTOS 10.x） │ │
│ │ ├── 任务调度 / 信号量 / 互斥锁 │ │
│ │ ├── 消息队列 / 事件组 │ │
│ │ └────────────────────────────────────────┘ │
│ │ ├── 内存管理 / 时间管理 │ │
│ └────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Bootloader │ │
│ │ ├── 安全启动验证（签名校验） │ │
│ │ ├── 双 Bank Flash（A/B 交替升级） │ │
│ │ ├── UART / OTA 下载 │ │
│ └────────────────────────────────────────────┘ │
└──────────────────────────────────────────────────┘
```

### 5.2 关键算法规格

#### 5.2.1 自适应基线跟踪算法

| 参数 | 规格 |
|------|------|
| 基线更新触发条件 | 连续无车状态 ≥ 2 秒 |
| 更新步长 | 当前频率偏移 × 0.1（平滑滤波） |
| 最大基线漂移容忍 | ±5% f₀（超出则判定故障） |
| 冻结条件 | 检测到车辆存在时冻结基线 |
| 解冻恢复 | 车辆离开后延迟 500 ms 恢复跟踪 |
| 温度补偿系数 | 自动学习（基于长期基线漂移统计），分段线性化 |
| "跑偏"防护 | 变化率门限 + 大车锁定机制（见 3.2.3） |

#### 5.2.2 数学形态滤波

```
算法流程：
原始频率序列 f[n] → 开运算（先最小值滤波再最大值滤波）→ 去除正向尖峰噪声
 → 闭运算（先最大值滤波再最小值滤波）→ 去除负向尖峰噪声
 → 平滑输出 → 阈值判断

参数：
- 结构元素宽度：3~5 采样点（自适应，基于车辆速度估计）
- 运算类型：开-闭运算组合
- 处理延迟：≤ 1 个采样周期
```

#### 5.2.3 抗锁定算法（Anti-Lock）

| 参数 | 规格 |
|------|------|
| 锁定判定时间 | 可编程 1 ~ 65535 秒（默认 300 秒 = 5 分钟） |
| 锁定判定条件 | 连续有车状态超过设定时间 |
| 解锁动作 | 自动重置基线，重新调谐 |
| 安全模式 | 解锁后输出切换至"无车"（Fail-Safe） |
| 特殊场景 | 施工车辆长时间占用 → 可远程禁用抗锁定 |

#### 5.2.4 ALP 过车曲线分析算法

| 参数 | 规格 |
|------|------|
| 波形采样率 | ≥ 500 kHz（ADC 模式，独立于测频通道） |
| 特征维度 | 7 维（峰值、上升斜率、脉宽、波谷、轮廓、对称度、多线圈相关） |
| 分类器类型 | 规则引擎 + BP 神经网络（3 层，隐层 15 节点） |
| 分类置信度阈值 | ≥ 90%（低于则归入"未知"类） |
| 分类延迟 | ≤ 200 ms（车辆离开线圈后） |
| 模型更新 | 支持 OTA 更新分类模型参数 |

### 5.3 OTA 升级与双核协同（V1.1 新增）

#### 5.3.1 Flash 写操作对实时性的影响

Cortex-M0+（通信管理核，64 MHz）在 OTA 升级时需同时运行 MQTT 客户端、TLS 加密、固件下载写入 Flash。Flash 写入操作（特别是擦除操作，耗时 10~50 ms）会锁住总线，可能影响 M4F 信号处理核从 Flash 读取代码/数据。

#### 5.3.2 保障措施

- **RAM 驻留**：升级期间，信号处理核（M4F）的核心测频/基线跟踪代码从 RAM 运行，不受 Flash 写操作影响
- **双 Bank Flash**：A/B 交替存储，升级写入 Bank B，运行不中断 Bank A
- **任务降级**：升级期间暂停 ALP 分类等非实时任务，仅保持存在检测 + 速度测量
- **升级超时保护**：50 ms 内未完成单次 Flash 写入则终止升级，等待下一窗口
- M0+ 与 M4F 之间通过**共享 SRAM 消息队列**传递升级状态，不占用 Flash 总线

---

## 6 性能规格参数

### 6.1 检测性能

| 性能参数 | SenseLoop-1 | SenseLoop-2 | SenseLoop-4 | 测试条件 |
|----------|-------------|-------------|-------------|----------|
| **通过检测精度** | ≥ 99.9% | ≥ 99.9% | ≥ 99.9% | 标准轿车 @ ≤ 200 km/h |
| **误报率** | ≤ 0.01% | ≤ 0.01% | ≤ 0.01% | 无车静默 24 小时 |
| **漏报率** | ≤ 0.05% | ≤ 0.05% | ≤ 0.03% | 含摩托车混合车流 |
| **响应时间（存在检测）** | ≤ 8 ms¹ | ≤ 8 ms | ≤ 8 ms | 标准灵敏度级 7 |
| **响应时间（脉冲输出）** | ≤ 10 ms¹ | ≤ 10 ms | ≤ 10 ms | 车辆进入线圈 |
| **释放延迟** | 0 ~ 250 ms 可调 | 0 ~ 250 ms 可调 | 0 ~ 250 ms 可调 | 防止拖尾误触发 |
| **摩托车检测** | ✓（灵敏度级 ≤ 5） | ✓ | ✓ | NEMA Class 1~2 |
| **自行车检测** | ✗ | ✗ | ✗ | 非铁质自行车不适用 |

¹ LP 型（SenseLoop-1-LP）响应时间 ≤ 20 ms，仅适用于停车门禁场景。

### 6.2 速度测量性能

| 性能参数 | SenseLoop-2 | SenseLoop-4 | 测试条件 |
|----------|-------------|-------------|----------|
| **速度范围** | 5 ~ 200 km/h | 5 ~ 250 km/h | 双/四线圈速度陷阱 |
| **速度精度** | ±1% @ 20~200 km/h | ±0.5% @ 20~250 km/h | BASt 认证级 |
| **速度分辨率** | 0.1 km/h | 0.05 km/h | — |
| **测速线圈间距** | 推荐 3~6 m | 推荐 3~6 m（前后双陷阱） | 安装要求 |
| **高速修正** | 自动补偿线圈宽度 | 双陷阱加权平均 | — |

### 6.3 车型分类性能（SenseLoop-4）

| 性能参数 | 规格 | 测试条件 |
|----------|------|----------|
| **分类类别** | 13 类（FHWA F）/ 8+1（TLS）/ 自定义 | — |
| **分类准确率** | ≥ 95%（5+1 类）；≥ 90%（13 类） | BASt 测试规程 |
| **轴距测量精度** | ±0.1 m @ 20~120 km/h | 四环路组合 |
| **轴数识别** | 2~8 轴 | 四环路 + 波形分析 |
| **车长估算精度** | ±0.5 m @ 20~120 km/h | 速度 × 占有时间 |
| **分类延迟** | ≤ 200 ms | 车辆离开检测区后 |

### 6.4 环路适配性能

| 参数 | 规格 | 标准 |
|------|------|------|
| **电感范围** | 20 ~ 2500 µH | NEMA: 50~700 µH; 超出标准范围 |
| **品质因数 Q** | ≥ 5（正常工作）；≥ 10（推荐） | NEMA TS2 |
| **馈线长度** | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时） | V1.1 补充电感下限约束 |
| **最小检测电感变化** | 0.02% ΔL/L（灵敏度级 1） | 超越 NEMA Class 1 |
| **同路段线圈匹配误差** | ≤ ±5% | GB/T 26942 |
| **多通道隔离度** | > 10⁶ Ω / > 1000 Vrms | NEMA TS2 |
| **串扰抑制** | 频率隔离 ≥ 15 kHz + 屏蔽 | — |

### 6.5 环境性能

| 参数 | 规格 |
|------|------|
| **工作温度** | -40°C ~ +85°C（工业级） |
| **存储温度** | -40°C ~ +90°C |
| **湿热耐受** | 95% RH @ 50°C，持续 96 小时 |
| **交变湿热** | 25°C~55°C / 95% RH，6~12 循环 |
| **振动（正弦）** | 10~150 Hz / 2 g，每轴 10 循环 |
| **振动（随机）** | 5~500 Hz / 2.4 g RMS |
| **机械冲击** | 30 g / 11 ms / 半正弦，6 方向 |
| **盐雾（中性）** | 5% NaCl / 35°C / 96 小时 |
| **防护等级** | IP54（标准）；IP65（可选增强型） |
| **防尘** | IEC 60529 / GB/T 4208 |

---

## 7 通信接口与物联网集成

### 7.1 通信接口规格

| 接口 | 规格 | 协议 | 用途 |
|------|------|------|------|
| **RS-485** | 差分平衡，≤ 1200 m，最大 256 节点 | Modbus RTU / 私有协议 | 工业组网、级联 |
| **以太网** | 10/100M Ethernet，RJ45 | Modbus TCP / MQTT / HTTP | 远程管理、数据上报 |
| **USB** | USB 2.0 Type-C | 自定义诊断协议 | 本地配置、波形查看 |
| **BLE 5.0** | 距离 ≤ 30 m | SenseConfig™ App | 智能手机无线配置 |
| **4G/5G（IoT 变型）** | 全网通蜂窝 | MQTT / CoAP / HTTPS | 云平台远程运维 |
| **LoRa（可选）** | Sub-1GHz，≤ 5 km | LoRaWAN Class C | 野外/偏远路口 |
| **CAN 2.0B** | 1 Mbps | CANopen / 私有 | 级联同步、车路协同 |

### 7.2 数据协议格式

#### 7.2.1 Modbus RTU 寄存器映射

| 寄存器地址 | 数据类型 | 内容 | 说明 |
|------------|----------|------|------|
| 0x0001~0x0004 | UINT16 | 通道 1~4 状态 | 0=无车，1=有车，2=故障 |
| 0x0005~0x0008 | UINT16 | 通道 1~4 当前频率 | Hz |
| 0x0009~0x000C | UINT16 | 通道 1~4 ΔL/L | ×10⁴（即 0.02% = 200） |
| 0x000D~0x0010 | UINT16 | 通道 1~4 灵敏度级 | 1~16 |
| 0x0011~0x0014 | UINT16 | 通道 1~4 故障代码 | 0=正常，1=开路，2=短路，3=漂移 |
| 0x0020 | UINT16 | 车辆速度 | km/h × 10 |
| 0x0021 | UINT16 | 车型分类码 | 0~13 |
| 0x0022 | UINT16 | 方向标志 | 0=正向，1=逆向 |
| 0x0023 | UINT16 | 车头时距 | ms |
| 0x0024 | UINT16 | 占有率 | ×10⁴ |
| 0x0030~0x00FF | — | 配置参数区 | 灵敏度/频率/延迟/抗锁定等 |
| 0x0100~0x01FF | — | 统计数据区 | 流量/速度分布/分类统计 |
| 0x0200~0x02FF | — | 历史波形缓存 | 最近 16 条过车曲线 |

#### 7.2.2 MQTT 主题设计

| 主题 | 方向 | 内容 |
|------|------|------|
| `senseloop/{device_id}/status` | 发布 | 设备在线状态、心跳 |
| `senseloop/{device_id}/detect` | 发布 | 检测事件（有车/无车/速度/分类） |
| `senseloop/{device_id}/waveform` | 发布 | 过车波形数据（JSON/Binary） |
| `senseloop/{device_id}/fault` | 发布 | 故障告警（开路/短路/漂移） |
| `senseloop/{device_id}/stats` | 发布 | 统计数据（5 分钟聚合） |
| `senseloop/{device_id}/config` | 订阅 | 远程配置下发 |
| `senseloop/{device_id}/ota` | 订阅 | 固件升级指令 |

### 7.3 云平台集成

```
SenseCloud™ 管理平台架构：
┌─────────────────┐
│ SenseCloud™ │
│ ┌─────────────┐ │
│ │ 设备管理 │ │ ← 设备注册 / 状态监控 / 远程配置
│ ├─────────────┤ │
│ │ 数据分析 │ │ ← 流量统计 / 速度分布 / 分类报表
│ ├─────────────┤ │
│ │ 故障运维 │ │ ← 故障告警 / 诊断分析 / 工单派发
│ ├─────────────┤ │
│ │ OTA 升级 │ │ ← 固件版本管理 / 批量升级 / 回滚
│ ├─────────────┤ │
│ │ API 网关 │ │ ← RESTful API / 第三方系统集成
│ └─────────────┘ │
└─────────────────┘
 ▲
 │ MQTT / HTTPS / Modbus TCP
 │
┌───────┴─────────┐
│ SenseLoop™ │
│ 检测器集群 │
└─────────────────┘
```

---

## 8 可靠性工程与质量保证

### 8.1 MTBF 目标与验证

| 项目 | 规格 |
|------|------|
| **MTBF 目标值** | ≥ 100,000 小时（约 11.4 年） |
| **计算方法** | Arrhenius 加速寿命试验（优于 Telcordia 预测法） |
| **加速因子** | AF = e^(Ea/Kb × [1/Tn - 1/Ta])，Ea = 0.7~1.1 eV |
| **验证试验** | 40 台样品 @ 85°C / 1000 小时 / 连续无故障 |
| **出厂老化** | 48 小时 @ 70°C 动态老化（Burn-in），淘汰早期失效 |
| **关键器件降额** | 电解电容选型 ≥ 105°C/5000 h，纹波电流 ≤ 80% 额定值 |

### 8.2 故障自诊断体系

#### 8.2.1 诊断功能矩阵

| 诊断项 | 检测方法 | 响应动作 | 用户指示 |
|--------|----------|----------|----------|
| **线圈开路** | 振荡器振幅 = 0 或频率超上限 | 通道禁用 → 降级运行 | 绿色 LED 1 Hz 闪烁 |
| **线圈短路** | 频率超上限 + Q 值 < 3 | 通道禁用 → 降级运行 | 红色 LED 常亮 |
| **匝间局部短路**（V1.1 新增） | Q 值连续监测 + Δf/Δt 速率异常 | 故障代码上报（代码 4） | LED 红 2 Hz 闪烁 |
| **频率漂移超限** | 基线漂移 > ±5% f₀ | 自动重新调谐 → 故障上报 | 红色 LED 闪烁 |
| **电感超范围** | 电感 < 20 µH 或 > 2500 µH | 通道禁用 | 红+绿交替闪烁 |
| **电源欠压** | Vcc < 10 V（NEMA） | 系统复位 / 状态上报 | 所有 LED 灭 |
| **内部硬件故障** | POST 自检 + Watchdog | 系统复位 | 红+绿交替闪烁 |
| **级联链路断开** | CAN/RS485 心跳超时 | 频率自主选频（降级独立模式） | 通信状态 LED 灭 |
| **浪涌事件记录** | TVS 导通事件计数 | 记录时间戳与次数 | 可通过串口/远程查询 |
| **振幅有效性**（V1.1 新增） | ADC 监测整形前振幅 < 1 Vpp | 通道标记不可靠 | LED 黄 1 Hz 闪烁 |

#### 8.2.2 降级运行策略

```
故障降级策略（SenseLoop-4 四环路为例）：
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ 正常模式：4 环路全部正常 │
│ ├── 全功能：速度 ±0.5%、分类 13 类、轴距 │
│ │
│ 1 环路故障（降级模式 1）： │
│ ├── 剩余 3 环路继续工作 │
│ ├── 速度精度降级至 ±1%（双陷阱变单陷阱） │
│ ├── 分类降级至 5+1 类 │
│ ├── 自动上报故障通道编号 │
│ │
│ 2 环路故障（降级模式 2）： │
│ ├── 剩余 2 环路继续工作 │
│ ├── 速度精度 ±2% │
│ ├── 分类降级至 2 类（小车/大车） │
│ │
│ 3 环路故障（最低运行模式）： │
│ ├── 仅 1 环路工作 │
│ ├── 仅存在检测（有车/无车） │
│ ├── 占有率统计 │
│ │
│ 4 环路故障：全部通道禁用，故障输出激活 │
└─────────────────────────────────────────────┘
```

### 8.3 冗余设计

| 冗余项 | 设计方案 |
|--------|----------|
| **双 Bank Flash** | A/B 交替固件存储，OTA 升级失败自动回滚；升级期间测频代码 RAM 驻留保障实时性 |
| **双继电器输出** | 主输出 + 备用输出，单路故障不影响系统 |
| **看门狗** | 硬件 WDT（1.6 s） + 软件 WDT（任务级） |
| **掉电记忆** | 关键配置与状态存储于 EEPROM，上电自动恢复 |
| **电源冗余** | IoT 变型支持主电源 + 电池备份 |

### 8.4 质量保证体系

| QA 项目 | 规范 |
|---------|------|
| **来料检验** | IQC 100% 关键器件（MCU、电容、继电器） |
| **过程检验** | IPQC 在线检测：振荡频率、功耗、绝缘电阻 |
| **成品检验** | OQC 全检：功能测试 + EMC 快速扫描 + 老化 48h |
| **可靠性试验** | ALT 加速寿命 + HALT 高加速寿命极限探索 |
| **环境试验** | 低温/高温/湿热/振动/冲击/盐雾全项 |
| **EMC 认证试验** | CE / FCC / CCC 全项 EMC 测试 |
| **软件质量** | MISRA C:2012 规范 + 单元测试 + 集成测试 + 系统测试 |
| **版本管理** | Git + CI/CD + 自动化测试流水线 |

---

## 9 全球认证与合规

### 9.1 认证矩阵

| 认证/标准 | 地区 | 状态 | 说明 |
|-----------|------|------|------|
| **NEMA TS 2-2003 (R2016)** | 北美 | ✅ 目标合规 | 交通控制器设备标准，北美市场准入基础 |
| **FCC Part 15 Subpart B** | 美国 | ✅ 目标合规 | Class A 无意辐射体 |
| **CE（EMC 指令 2014/30/EU）** | 欧盟 | ✅ 目标合规 | EN 55032 / EN 55035 / EN 61000-6-2/4 |
| **EN 12675:2017** | 欧洲 | ✅ 目标合规 | 交通信号控制器功能安全 |
| **EN 50293** | 欧洲 | ✅ 目标合规 | 道路交通信号系统 EMC 专用标准 |
| **TLS/BASt 认证** | 德国 | ✅ 目标合规 | 德国高速公路分类检测器准入 |
| **RoHS 2011/65/EU + 2015/863** | 欧盟 | ✅ 目标合规 | 10 种限制物质均质材料限量 |
| **REACH (EC 1907/2006)** | 欧盟 | ✅ 目标合规 | 化学品注册评估授权 |
| **CCC 认证** | 中国 | ✅ 目标合规 | 含无线模块需 SRRC + CCC |
| **GB/T 26942-2011** | 中国 | ✅ 目标合规 | 环形线圈车辆检测器国家标准 |
| **GB/T 17626 系列** | 中国 | ✅ 目标合规 | EMC 兼容性测试 |
| **IEC 61000-4 系列** | 全球 | ✅ 目标合规 | EMC 抗扰度基础标准 |
| **UL 认证** | 北美 | ⬜ 可选 | 部分客户采购要求 |
| **ISO 9001:2015** | 全球 | ✅ 质量体系 | 生产线质量管理体系 |

### 9.2 EMC 测试规格

| 测试项 | 标准 | 测试等级 | 性能判据 |
|--------|------|----------|----------|
| **传导发射（CE）** | EN 55032 / FCC §15.107 | Class A / Class B | 限值内 |
| **辐射发射（RE）** | EN 55032 / FCC §15.109 | Class A / Class B | 限值内 |
| **静电放电（ESD）** | IEC 61000-4-2 / GB/T 17626.2 | ±4 kV 接触 / ±8 kV 空气 | A |
| **射频辐射抗扰度** | IEC 61000-4-3 / GB/T 17626.3 | 10 V/m (80 MHz~6 GHz) | A |
| **电快速瞬变（EFT）** | IEC 61000-4-4 / GB/T 17626.4 | ±2 kV（电源端口）/ ±1 kV（信号端口） | A |
| **浪涌（Surge）** | IEC 61000-4-5 / GB/T 17626.5 | ±2 kV 线-线 / ±4 kV 线-地 | B |
| **射频传导抗扰度** | IEC 61000-4-6 / GB/T 17626.6 | 10 V (150 kHz~80 MHz) | A |
| **工频磁场** | IEC 61000-4-8 / GB/T 17626.8 | 30 A/m | A |
| **电压暂降/中断** | IEC 61000-4-11 / GB/T 17626.11 | 30% 暂降 0.5 周期 / 95% 暂降 250 周期 | B/C |

---

## 10 安装与调试规范

### 10.1 线圈设计规范

| 参数 | 推荐值 | 允许范围 | 说明 |
|------|--------|----------|------|
| **线圈形状** | 矩形 1.8 m × 1.2 m | 长宽比 ≤ 1.5:1 | 标准车道检测 |
| **线圈匝数** | 4 匝 | 3~5 匝 | 4 匝最优 Q 值 |
| **角部处理** | 45° 倒角切缝 | 最小倒角 30° | 防止线缆弯折损伤 |
| **线圈导线** | AWG #14 XLPE（1.6 mm²） | AWG 14~18 | IMSA 50-2 标准线缆 |
| **切缝宽度** | 3~5 mm | ≤ 6 mm | GB/T 26942 |
| **切缝深度** | 40~60 mm | 30~80 mm | 沥青路面推荐 50 mm |
| **填充材料** | 环氧树脂（弹性模量 > 1.2 MPa） | 聚氨酯/沥青胶 | 需 24 h 固化 |
| **线圈电感** | 100~300 µH（4 匝标准线圈） | 50~1000 µH | NEMA TS2 |
| **线圈 Q 值** | ≥ 10 | ≥ 5 | NEMA 最低 5，推荐 ≥ 10 |

### 10.2 馈线规范

> **V1.1 重要补充 —— 300 m 馈线的电感下限约束**：
> 300 m 屏蔽双绞线的分布电容约 10~15 nF（典型值 50 pF/m），与 LC 回路谐振电容（10~100 nF）处于同一量级。
> - 在 20 µH 小电感场景下，寄生电容可导致振荡频率降至 100 kHz 以下，信噪比和 Q 值显著下降
> - **约束条件**：馈线长度 300 m 时，环路电感 ≥ 100 µH（推荐值）；电感低于 100 µH 时建议馈线 ≤ 150 m
> - 馈线长度 150 m 以内无电感下限约束

| 参数 | 推荐值 | 说明 |
|------|--------|------|
| **线缆类型** | 屏蔽双绞线（每对屏蔽 + 整体屏蔽） | IMSA 51-1 / BS 6195 |
| **导线规格** | AWG #14~18（1.6~0.8 mm²） | 与线圈导线一致 |
| **扭绞密度** | ≥ 20 扭/m | 抑制共模干扰 |
| **屏蔽接地** | 单端接地（检测器端） | 防止地环路 |
| **最大馈线长度** | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH） | 低于 100 µH 时建议 ≤ 150 m |
| **接头禁止** | 馈线应连续无接头 | 焊接/冷压端子需防水密封 |
| **绝缘电阻** | > 10 MΩ @ 500 VDC | 线圈+馈线整体 |

### 10.3 多环路布局

#### 10.3.1 同车道双线圈布局（速度陷阱）

```
 ──── 行车方向 ────▶
 ┌─────────┐ ┌─────────┐
 │ 线圈 A │ 3~6m │ 线圈 B │
 │（前置） │间距 │（后置） │
 └─────────┘ └─────────┘

 速度计算：v = d / (t_B - t_A)
 d = 线圈中心间距（精确测量值）
 t_A, t_B = 车辆到达线圈 A、B 的时间戳
```

#### 10.3.2 四环路分类检测布局

```
 ──── 行车方向 ────▶
 ┌─────────┐ ┌─────────┐
 │ 线圈 1 │ 3~4m │ 线圈 2 │
 │（前置A）│ │（前置B）│
 └─────────┘ └─────────┘
 │ 2~3m 间距 │
 ┌─────────┐ ┌─────────┐
 │ 线圈 3 │ 3~4m │ 线圈 4 │
 │（后置A）│ │（后置B）│
 └─────────┘ └─────────┘

 功能：
 ├── 线圈 1+3：前置速度陷阱（速度 v₁）
 ├── 线圈 2+4：后置速度陷阱（速度 v₂）
 ├── v = (v₁ + v₂) / 2 → 冗余平均提高精度
 ├── 线圈 1+2：前横排 → 轴距/轴数测量
 ├── 线圈 3+4：后横排 → 确认轴距
 ├── 全部 4 线圈波形 → 过车曲线综合分析 → 车型分类
```

#### 10.3.3 相邻车道防串扰布局

```
 车道 1           车道 2
 ┌─────────┐     ┌─────────┐
 │ 线圈 1 │≥2m间距│ 线圈 2 │
 │ f=60kHz │     │ f=80kHz │ ← 频率差 ≥ 15 kHz
 └─────────┘     └─────────┘

 额外措施：
 ├── 屏蔽双绞馈线（每通道独立屏蔽）
 ├── 通道间电气隔离 > 10⁶ Ω
 ├── 级联设备频率协商分配
```

### 10.4 调试与配置工具

| 工具 | 平台 | 功能 |
|------|------|------|
| **SenseConfig™ App** | Android / iOS（BLE 5.0） | 无线配置：灵敏度/频率/延迟/抗锁定/输出模式 |
| **SenseTool™ PC 软件** | Windows / Linux / macOS（USB） | 高级诊断：实时波形显示、频率趋势、故障日志 |
| **SenseLoop™ CLI** | 串口终端（RS-485） | 命令行配置与查询 |
| **SenseCloud™ Web** | 浏览器（MQTT/HTTP） | 远程管理：批量配置、状态监控、OTA 升级 |

---

## 11 测试与验证体系

### 11.1 功能验证测试

| 测试项目 | 测试方法 | 合格判据 |
|----------|----------|----------|
| **基本检测功能** | 标准轿车通过线圈 @ 5~200 km/h | 通过率 ≥ 99.9% |
| **摩托车检测** | 大型摩托车 @ 20~80 km/h | 灵敏度级 ≤ 5 时可靠检测 |
| **误触发测试** | 无车静默 24 小时 | 误触发次数 ≤ 0 |
| **响应时间测试** | 车辆进入线圈至输出激活 | ≤ 8 ms（标准型）；≤ 20 ms（LP 型） |
| **释放延迟测试** | 车辆离开线圈至输出释放 | 0~250 ms 可调范围内 |
| **抗锁定测试** | 车辆持续占用 10 分钟 | 设定超时后自动解锁 |
| **速度测量精度** | 双/四线圈速度陷阱 @ 20~200 km/h | ±1%（双环）/ ±0.5%（四环） |
| **车型分类精度** | BASt 标准测试车辆集 | ≥ 95%（5+1 类）/ ≥ 90%（13 类） |
| **方向逻辑** | 正向/逆向通过 | 正确判断方向 |
| **尾随检测** | 两车间距 ≤ 0.5 s 通过 | 正确区分两辆车 |

### 11.2 环境可靠性测试

| 测试项目 | 标准依据 | 测试条件 | 合格判据 |
|----------|----------|----------|----------|
| **低温工作** | IEC 60068-2-1 / GB/T 2423.1 | -40°C ± 2°C，16 h | 功能正常 |
| **高温工作** | IEC 60068-2-2 / GB/T 2423.2 | +85°C ± 2°C，16 h | 功能正常 |
| **恒定湿热** | IEC 60068-2-78 / GB/T 2423.3 | 40°C / 93% RH，96 h | 功能正常，绝缘 ≥ 10 MΩ |
| **交变湿热** | IEC 60068-2-30 / GB/T 2423.4 | 25~55°C / 95% RH，6 循环 | 功能正常 |
| **正弦振动** | IEC 60068-2-6 / GB/T 2423.10 | 10~150 Hz / 2 g，每轴 10 循环 | 功能正常，无松动 |
| **随机振动** | IEC 60068-2-64 / GB/T 2423.56 | 5~500 Hz / 2.4 g RMS | 功能正常 |
| **机械冲击** | IEC 60068-2-27 / GB/T 2423.5 | 30 g / 11 ms / 6 方向 | 功能正常 |
| **盐雾** | IEC 60068-2-11 / GB/T 2423.17 | 5% NaCl / 35°C / 96 h | 外观无腐蚀，功能正常 |
| **温度循环** | IEC 60068-2-14 | -40°C ↔ +85°C，50 循环 | 功能正常 |
| **电压波动** | GB/T 17626.11 / NEMA TS2 | ±20% 电压波动 | 功能正常 |

### 11.3 EMC 测试

| 测试项目 | 标准 | 等级 | 判据 |
|----------|------|------|------|
| **传导发射** | EN 55032 / FCC Part 15 | Class A | 限值内 |
| **辐射发射** | EN 55032 / FCC Part 15 | Class A | 限值内 |
| **ESD** | IEC 61000-4-2 | ±4 kV 接触 / ±8 kV 空气 | A |
| **EFT** | IEC 61000-4-4 | ±2 kV | A |
| **Surge** | IEC 61000-4-5 | ±2 kV / ±4 kV | B |
| **RS** | IEC 61000-4-3 | 10 V/m | A |
| **CS** | IEC 61000-4-6 | 10 V | A |
| **NEMA 瞬态** | NEMA TS2 | ±1000V / ±2000V × 80 次 | 功能正常 |

### 11.4 加速寿命试验

```
ALT 加速寿命试验方案：
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ 试验条件： │
│ ├── 样品数量：40 台 │
│ ├── 试验温度：85°C（Ta） │
│ ├── 正常使用温度：50°C（Tn，典型户外工况） │
│ ├── 活化能 Ea：0.7 eV（保守值） │
│ ├── 加速因子 AF：e^(0.7/8.623e-5 × [1/323 - 1/358])│
│ │ ≈ e^(8125 × 0.000302) ≈ e^2.44 ≈ 11.5 │
│ ├── 试验时间：1000 小时 │
│ ├── 等效正常使用时间：1000 × 11.5 = 11,500 小时 │
│ ├── 40 台 × 11,500 小时 = 460,000 总等效小时 │
│ ├── 预期失效数：0（验证 MTBF ≥ 100,000 小时） │
│ ├── 置信度：60%（单侧） │
│ └────────────────────────────────────────────────────┘
```

---

## 12 竞品对比与竞争优势

### 12.1 核心竞品横向对比

| 特性 | **SenseLoop™** | **EDI LMA-1800** | **SWARCO CD3224** | **ClairLup-V4** | **Q-Free HI-TRAC** |
|------|----------------|-------------------|-------------------|-----------------|---------------------|
| **环路数** | 1/2/4 | 1/2 | 4 | 2/4 | 多通道（8 车道） |
| **灵敏度级** | 16 级（0.02%~1.28%） | 10 级 | 8 级 | 8 级 | 多级 |
| **最小检测 ΔL/L** | **0.02%** ★ | 0.02% ★ | 0.13% | 0.08% | 0.13% |
| **响应时间** | **≤ 8 ms** ★ | ≤ 10 ms | ≤ 10 ms | ≤ 8 ms ★ | ≤ 10 ms |
| **速度精度** | **±0.5%（4 环）** ★ | — | ±0.5%~1% ★ | ±1% | ±1%~3% |
| **分类等级** | **13 / 8+1 / 5+1 / 自定义** ★ | — | 8+1 / 5+1 / 2 | 5+1 | 多级 |
| **分类准确率** | **≥95%（5+1）** ★ | — | ≥90%（BASt）★ | ≥85% | ≥90% ★ |
| **馈线长度** | **≤ 300 m** ★ | ≤ 150 m | ≤ 300 m ★ | ≤ 200 m | ≤ 300 m ★ |
| **电感范围** | **20~2500 µH** ★ | 20~2500 µH ★ | 50~1000 µH | 50~1000 µH | 50~700 µH |
| **工作温度** | **-40~+85°C** ★ | -40~+85°C ★ | -40~+85°C ★ | -40~+85°C ★ | -40~+70°C |
| **MTBF** | **≥100,000 h** ★ | ≥50,000 h | ≥100,000 h ★ | ≥50,000 h | ≥50,000 h |
| **IoT 通信** | **✓（4G/5G/MQTT/OTA）** ★ | ✗ | ✗ | ✗ | ✓（内置蜂窝）★ |
| **智能配置** | **BLE App + USB + 云** ★ | DIP 开关 | DIP + 软件 | DIP + 波形显示 | 蜂窝远程 ★ |
| **降级运行** | **✓（优雅降级）** ★ | ✗ | ✓ ★ | ✗ | ✓ ★ |
| **级联同步** | **✓（最多 32 环路）** ★ | ✗ | ✗ | ✓ ★ | ✗ |
| **浪涌防护** | **3 级（GDT+MOV+TVS）** ★ | 2 级 | 内置模块 ★ | 2 级 | 2 级 |
| **全球认证** | **NEMA+CE+CCC+BASt** ★ | NEMA+UL | BASt+CE | CE | AASHTO |
| **超低功耗** | **✓（LP ≤ 4 mA）** ★ | ✓（LP ≤ 4 mA）★ | ✗ | ✗ | ✗ |
| **实时波形** | **✓（远程 + 本地）** ★ | ✗ | ✓（LoopMaster）★ | ✓（本地）★ | ✓（远程）★ |

> **★ 标记说明**：★ 表示该项指标在对比中处于领先或与最优竞品持平的水平。SenseLoop 在 IoT 通信、级联同步、电感范围、灵敏度级数上具有明确优势；在馈线长度、MTBF、低功耗方面与最优竞品持平。

### 12.2 SenseLoop™ 四大差异化优势（V1.1 修订）

> V1.0 列了 5 大优势，经评审调整为 4 项真正可量化的差异化点。其余指标如实对标竞品。

| # | 优势 | 说明 |
|---|------|------|
| 1 | **全球三标一机** | 单一硬件平台同时满足 NEMA TS2 / EN+TLS+BASt / GB/T 26942，一款产品通行全球 |
| 2 | **IoT 内生智能** | 从芯片级集成 4G/5G + MQTT + BLE + OTA，不是外挂模块而是架构内嵌 |
| 3 | **ALP + ML 分类引擎** | 环路曲线 7 维特征 + 规则/神经网络双分类器 + OTA 模型更新，持续进化 |
| 4 | **优雅降级 + 级联扩展** | 单环故障自动降级而非整机瘫痪，最多 8 台级联 32 环路协同 |

---

## 13 产品路线图

### 13.1 版本演进计划

```
2026 Q3 ─── SenseLoop V1.0（量产首发）
│ ├── SenseLoop-1 / -1-LP：单环路基础型 + 超低功耗型
│ ├── SenseLoop-2 / -2-T：双环路标准型 + 交通信号型
│ ├── SenseLoop-4：四环路分类型
│ └── SenseConfig™ App V1.0：BLE 无线配置
│
2027 Q1 ─── SenseLoop V1.1（IoT 增强）
│ ├── SenseLoop-4-IoT：4G/5G + MQTT 云接入
│ ├── SenseCloud™ Web V1.0：云管理平台
│ ├── OTA 固件升级功能
│ └── ALP 分类模型 OTA 更新
│
2027 Q3 ─── SenseLoop V2.0（智能进化）
│ ├── V2I 车路协同接口（C-V2X RSU 对接）
│ ├── 边缘计算节点（本地流量统计分析）
│ ├── 多模态融合（环路 + 雷达/视频数据融合 API）
│ └── 数字孪生数据源适配
│
2028 Q1 ─── SenseLoop V3.0（下一代）
│ ├── AI 自学习分类器（在线学习优化）
│ ├── 预测性维护（基于历史故障数据 AI 预测）
│ ├── IPv6 / 5G-SA 原生支持
│ └── SenseLoop-4-WIM：称重预筛选专用型
```

---

## 附录

### 附录 A：术语表

| 术语 | 全称 | 含义 |
|------|------|------|
| ILD | Inductive Loop Detector | 环形线圈车辆检测器 |
| ΔL/L | Inductance Change Ratio | 电感变化比率（灵敏度核心指标） |
| ASB | Automatic Sensitivity Boost | 自动灵敏度提升 |
| ALP | Advanced Loop Profiling | 高级环路曲线分析 |
| MTBF | Mean Time Between Failures | 平均无故障时间 |
| SPD | Surge Protective Device | 浪涌保护器件 |
| GDT | Gas Discharge Tube | 气体放电管 |
| MOV | Metal Oxide Varistor | 压敏电阻 |
| TVS | Transient Voltage Suppressor | 瞬态电压抑制管 |
| WIM | Weigh-In-Motion | 动态称重 |
| BASt | Bundesanstalt für Straßenwesen | 德国联邦公路研究所 |
| TLS | Technische Lieferbedingungen | 德国技术交付条件 |
| FHWA | Federal Highway Administration | 美国联邦公路管理局 |
| NEMA | National Electrical Manufacturers Association | 美国国家电气制造商协会 |
| FOTA | Firmware Over-The-Air | 固件空中升级 |

### 附录 B：参考标准清单

| 标准编号 | 标准名称 |
|----------|----------|
| NEMA TS 2-2003 (R2016) | 交通控制器设备标准 |
| EN 12675:2017 | 交通信号控制器功能安全要求 |
| EN 50293 | 道路交通信号系统 EMC |
| EN 55032 / CISPR 32 | 多媒体设备发射 |
| EN 55035 / CISPR 35 | 多媒体设备抗扰度 |
| EN 61000-6-2/4 | 工业环境 EMC 通用标准 |
| IEC 61000-4-2~11 | EMC 抗扰度测试系列 |
| IEC 60068-2-1~30 | 环境试验系列 |
| IEC 60529 | 外壳防护等级（IP 代码） |
| IEC 61643-11 | 低压浪涌保护器 |
| IEEE 1455-1999 | 环形线圈检测器安装指南 |
| GB/T 26942-2011 | 环形线圈车辆检测器 |
| GB/T 17626 系列 | EMC 兼容性测试 |
| GB/T 2423 系列 | 环境试验 |
| GB/T 4208 | 外壳防护等级 |
| FCC 47 CFR Part 15 | 无意辐射体要求 |
| IMSA 50-2 / 51-1 | 交通检测器专用电缆 |
| BS 6195 | 环路检测电缆 |

### 附录 C：SenseLoop™ 产品选型指南

| 应用场景 | 推荐型号 | 关键配置 | 备注 |
|----------|----------|----------|------|
| 停车场出入口 | SenseLoop-1 | 灵敏度级 7，脉冲输出，防锁定 10 min | DIN 导轨安装 |
| 工业门/屏障 | SenseLoop-1-LP | 超低功耗 12 VDC，ASB 开启 | 电池/太阳能供电，响应 ≤ 20 ms |
| 城市交叉路口 | SenseLoop-2-T | 双通道，方向逻辑，占有率输出 | NEMA 机架卡安装 |
| 高速公路流量 | SenseLoop-2 | 双通道速度陷阱，±1% 精度 | DIN 导轨 + RS-485 组网 |
| 收费站车型分类 | SenseLoop-4 | 13 类分类，四环路布局，±0.5% 速度 | 机架安装 + 以太网 |
| WIM 称重预筛选 | SenseLoop-4-WIM | 四环路 + 轴距测量 + 分类 | 配合压电传感器 |
| 偏远路口/野外 | SenseLoop-4-IoT | 4G + LoRa + 太阳能供电 | 远程运维无死角 |
| 隧道监控 | SenseLoop-4 | 四环路全功能 + 降级运行 | 高可靠性要求 |

---

**文档结束**

*本规格书定义了 SenseLoop™ ILD 系列环路车辆检测器的完整产品要求，涵盖技术特性、硬件架构、软件算法、性能参数、可靠性工程、全球认证、安装规范与测试验证体系。*

*V1.1 关键修订记录：*
1. *振荡器拓扑：弱化"Clapp 改进型"命名，增加振幅自适应调节机制（4.2.1）*
2. *ASB 释放条件：增加强制释放超时与基线一致性检查（3.3.2）*
3. *测频/波形采集：明确两种运行模式及独立硬件路径（3.4.2）*
4. *馈线 300 m：补充环路电感 ≥ 100 µH 的约束条件（10.2）*
5. *LP 型算力限制：标注 MSP430 无硬件乘除法的响应时间影响（3.4.1）*
6. *OTA 资源争用：增加 Flash 写操作对实时性的影响及 RAM 驻留保障（5.3）*
7. *竞品对比：★ 标记差异化点，优势项精简为 4 项核心差异化（12 章）*

*版本历史：V1.0 / 2026-07-18 / 初版发布 → V1.1 / 2026-07-21 / 工程评审修订*