docs: 开发日志 — <<6/>>6 精度浪费分析与改进方案

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2026-06-23 11:05:37 +08:00
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113
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@@ -0,0 +1,113 @@
# DLD154V4B 开发日志
> MCU: AT32F421F8P7 (Cortex-M4, 120MHz) | 线圈通道: 1路 | 通信: RS485
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## 2026-06-23 — 跳出框框:去掉 >>6 精度浪费
### 背景
DLD154V4B 的检测算法继承自 M1HSTC12C5202, 2008和 TLD-110P87LPC762, 2003但有几个关键硬件差异
| 特性 | M1H / TLD-110 | DLD154V4B |
|------|--------------|-----------|
| 主频 | ~12MHz (8051) | 120MHz (Cortex-M4) |
| 分频芯片 | CD4060 (Pin5, ÷32) | **无**,直连 PA7 |
| MCU 内分频 | 无 | TIM3 DIV_4 → **DIV_2** |
| 有效分频比 | ÷32 | ÷2 |
| 捕获方式 | PCA 周期捕获 / 门控计数 | TIM3_CH2 硬件输入捕获 |
### 问题:<<6 和 >>6 的精度浪费
原始代码的数据流存在一个"膨胀再压缩"的精度陷阱:
```
TMR3 ISR:
Xn = 周期差值 (4800 ticks @ DIV_4)
LPCNT = (32768 << 6) / Xn = 437 ← 窗口开大 64×降噪
Value = Σ 437次 Xn ≈ 2,097,600 ← 437 样本精密累加
vd1_task:
tmp = Value >> 6 = 32,775 ← 6bit 精度全部丢弃!
CAPVD = IIR(tmp...) ← IIR 只看到 ~6 样本有效信息
```
`<<6``>>6` 在数学上互相抵消——437 个样本累加,然后右移 6 位,等效仅用 ~7 个样本437/64 ≈ 6.8)。窗口开大降噪了,但精度被自己扔掉了。
### 方案:去掉 <<6/>>6用 MEASUREMENT_BASE
```
TMR3 ISR:
LPCNT = 131072 / Xn = 27~54 ← 自适应窗口,不丢精度
Value = Σ Xn ≈ 131072 ← 直接作为检测输入
vd1_task:
CAPVD = IIR(Value) ← 全精度参与滤波
```
| 参数 | 旧方案 | 新方案 |
|------|--------|--------|
| LPCNT (100kHz, DIV_2) | — | **54** |
| 测量窗口 | 17.5ms (DIV_4) | **~1ms** |
| 有效精度/窗口 | ~6 样本 (>>6 后) | **54 样本 (全保留)** |
| Origin 范围 | ~32K | **~131K** |
| 灵敏度阈值 | 百分比公式,自动按比例缩放 ✓ | 同 ✓ |
| 进入响应 | ~50ms | **~3ms** |
### 同步改进
| # | 改动 | 原因 |
|---|------|------|
| 1 | TIM3 分频 DIV_4 → DIV_2 | 提高采样率,中断率 2× 仍安全 (CPU<3%) |
| 2 | MEASUREMENT_BASE = 131072 (2^17) | 平衡精度和 Origin 范围 |
| 3 | 去除所有 >>6 | 保留全采样精度 |
| 4 | 离开增加 `cnt_release >= 3` 防抖 | 防瞬间噪声导致误落杆 |
| 5 | 基线冻结 + 100 窗口慢跟踪 | 仿 TLD-110有车不更新基线 |
### 为什么不需要 CD4060 外部分频
AT32F421 的 TIM3 有内置输入分频器,配合 120MHz 主频:
| 线圈频率 | DIV_2 中断率 | CPU 占用 (50周期/ISR) |
|---------|------------|----------------------|
| 100 kHz | 50k/s | 2.1% |
| 150 kHz | 75k/s | 3.1% |
| 200 kHz | 100k/s | 4.2% |
均在安全范围内,无需外部分频芯片。
### 对比 M1H/TLD-110
| 指标 | M1H (CD4060÷32) | DLD154V4B (新) |
|------|----------------|---------------|
| 测量间隔 | ~50ms (固定) | **~1ms (自适应)** |
| 进入防抖 | 500ms IN_DELAY | 500ms IN_DELAY |
| 离开防抖 | 1.9s OUT_DELAY | **3次连续确认** + 1.9s OUT_DELAY |
| 基线跟踪 | 100次 (有车也跟) | 100次 (有车冻结) |
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## 2026-06-23 — 精简重构,对齐参考实现
- 删除二阶差分滤波(计算但从未参与判决)
- 删除 FltHistoryManager 死代码20+ 未用字段)
- 删除 StageRangeConfig区间约束未引用
- 删除动态窗口切换LOOP_WINDOW_SIZE_LOW→FAST
- 时序状态机简化:去掉 PLUSE_IN_F/PLUSE_IN 中间层
- 拨码去抖 10→5对齐 M1H
- 代码量1177→706 行(-40%
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## 2026-06-22 — 参考分析
见 [reference_analysis.md](reference_analysis.md)M1H + TLD-110 完整算法分析。
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## 修订记录
| 版本 | 时间 | 说明 |
|------|------|------|
| V1.0 | 2026-06-23 | 初始开发日志,记录跳出<<6/>>6框框的改进 |