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2026-07-21 16:44:37 +08:00

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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。

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）

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

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：

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）
ASB 释放条件：增加强制释放超时与基线一致性检查（3.3.2）
测频/波形采集：明确两种运行模式及独立硬件路径（3.4.2）
馈线 300 m：补充环路电感 ≥ 100 µH 的约束条件（10.2）
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）
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）
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

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环路车辆检测器产品规格书

目录

1 产品概述

1.1 产品定位

1.2 应用场景

1.3 产品命名规则

2 产品系列定义

2.1 SenseLoop-1（单环路检测器）

2.2 SenseLoop-2（双环路检测器）

2.3 SenseLoop-4（四环路检测器）

3 核心技术特性

3.1 技术特性总览

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

3.2.2 关键参数

3.2.3 基线更新的"跑偏"防护（V1.1 新增）

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

3.3.2 自适应灵敏度提升（ASB）

3.4 高速 DSP 信号处理引擎

3.4.1 处理器架构

3.4.2 等精度测频法 —— 两种运行模式（V1.1 修订）

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

3.5.1 技术原理

3.5.2 分类器架构

3.5.3 分类等级

4 硬件架构设计

4.1 整体架构框图

4.2 检测通道电路详细设计

4.2.1 LC 谐振振荡电路

4.2.2 信号调理链路

4.3 电源设计

4.3.1 电源规格

4.3.2 三级浪涌防护

4.4 PCB 设计规范

5 软件架构与算法引擎

5.1 软件架构总览

5.2 关键算法规格

5.2.1 自适应基线跟踪算法

5.2.2 数学形态滤波

5.2.3 抗锁定算法（Anti-Lock）

5.2.4 ALP 过车曲线分析算法

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

5.3.2 保障措施

6 性能规格参数

6.1 检测性能

6.2 速度测量性能

6.3 车型分类性能（SenseLoop-4）

6.4 环路适配性能

6.5 环境性能

7 通信接口与物联网集成

7.1 通信接口规格

7.2 数据协议格式

7.2.1 Modbus RTU 寄存器映射

7.2.2 MQTT 主题设计

7.3 云平台集成

8 可靠性工程与质量保证

8.1 MTBF 目标与验证

8.2 故障自诊断体系

8.2.1 诊断功能矩阵

8.2.2 降级运行策略

8.3 冗余设计

8.4 质量保证体系

9 全球认证与合规

9.1 认证矩阵

9.2 EMC 测试规格

10 安装与调试规范

10.1 线圈设计规范

10.2 馈线规范

10.3 多环路布局

10.3.1 同车道双线圈布局（速度陷阱）

10.3.2 四环路分类检测布局

10.3.3 相邻车道防串扰布局

10.4 调试与配置工具

11 测试与验证体系

11.1 功能验证测试

11.2 环境可靠性测试

11.3 EMC 测试

65 KiB

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