docs: 新增 variation 上报量分析报告

分析 uart_report_packet_loop_acs 中 variation=|Origin-CAPVD| 的更新机制:
- 三操作数节奏: CAPVD~10ms / Origin 5s阶跃 / 上报窗150/600ms采样
- Origin 基线状态机: 稳定期(win100~1s)/正常(win500~5s)/冻结/冻结超时(~10s)/有车冻结
- 波形特征: 无车漂移锯齿波、车辆驻留干净跟随、大干扰防污染冻结
- 风险: 采样混叠、2B截断回绕、锯齿谷误判空闲、稳定期切换拐点
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wangfq
2026-07-14 11:47:19 +08:00
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commit db52f92348
+147
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@@ -0,0 +1,147 @@
# variation 上报量分析报告
> 分析对象:`uart_report_packet_loop_acs()` 中上报的 **变化量 variation**
> 涉及文件:`src/main.c`(组包)、`src/TaskLoop.c`(基线/IIR 更新)、`inc/TaskLoop.h`(参数宏)
> 结论层次:物理层 → 信号层 → 数据层 → 上报调度层
---
## 0. 一句话结论
`variation = |loop_Origin loop_CAPVD|`,是 **"慢阶跃基线"** 与 **"快速跟踪当前值"** 两个不同时间尺度量的瞬时差。
它在 **每次组包时实时计算**,本身无独立状态;真正决定其波形形态的是三个错位的时钟:
- `loop_CAPVD`**≈10ms** 采样
- `loop_Origin`**5s 阶跃** 更新
- 上报的 **150ms / 600ms** 采样窗
三者不同步 → 无车时 variation 天然呈 **锯齿波**
---
## 1. 定义位置
`src/main.c``uart_report_packet_loop_acs()` 组包段:
```c
// 变化量 (2B, LE)
uint32_t variation = (unit->loop_Origin > unit->loop_CAPVD)
? (unit->loop_Origin - unit->loop_CAPVD)
: (unit->loop_CAPVD - unit->loop_Origin);
g_pkg_uart_report.pkg[i++] = (uint8_t)(variation & 0xFF);
g_pkg_uart_report.pkg[i++] = (uint8_t)((variation >> 8) & 0xFF);
```
-`|Origin CAPVD|`,无符号,无方向信息
- 仅上报低 **2 字节**(≤ 65535),高位被截断
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## 2. 三个操作数的更新节奏
| 量 | 物理含义 | 更新触发 | 真实周期 | 特性 |
|---|---|---|---|---|
| `loop_CAPVD` | IIR 后当前线圈值 | 每次 `loop_CAP_OK``vd1_task_per_channel()` | **≈10ms**(固定测量窗 `LPCNT×Xn≈131072` timer counts | 快,τ≈32ms,斜率限幅 5% |
| `loop_Origin` | 基线 | `update_moving_average()` 窗口满才写 | **阶跃式**(见 §3) | 慢,平台期恒定不动 |
| `variation` | 上报的变化量 | 每次组包现算 | 被 **上报窗采样**:事件 150ms / 空闲 600ms | 瞬时差,2 字节 |
> 关键点:`variation` 没有独立状态,它只是组包那一刻两值之差。
> 它的"更新周期"实际是 **上报采样周期**150/600ms);它的"波形形态"由 Origin 的阶跃周期决定。
上报间隔宏(`inc/TaskLoop.h`50ms tick):
```c
#define REPORT_IDLE_TICKS 12 // 空闲稳定: 12×50ms = 600ms
#define REPORT_EVENT_TICKS 3 // 事件/变化: 3×50ms = 150ms
```
上报调度还叠加了 **上电 3s 抑制**`misc_counter < 60` 跳过,等基线稳定)。
---
## 3. loop_Origin 基线更新的状态机(核心)
`update_moving_average()`**累加到窗口满才写一次**,中途 Origin 岿然不动:
```c
*p_sum += new_value; (*p_cnt)++;
if (*p_cnt >= window) { // 只有这里改写 Origin
*p_origin = *p_sum / window;
*p_cnt = 0; *p_sum = 0;
}
```
| 状态 | 判据 | window | 阶跃周期 @10ms | 对 variation 的影响 |
|---|---|---|---|---|
| **稳定期** | `!loop_stable``stable_cnt < 128` | 100 | **~1s** | 上电快速收敛,`CAPVD = Value` 直通 |
| **正常跟踪** | 无车 & `dev < dlt_ORG×4` | **500** | **~5s** | Origin 每 5s 阶跃一次,锯齿主因 |
| **冻结** | 无车 & `dev ≥ dlt_ORG×4` | — | `ORG_CNT/SUM` 清零,**不更新** | Origin 锁死,variation 保持大值 |
| **冻结超时** | 冻结持续 & 漂移 <±2% 达 1000 次 | — | **~10s 一次性抓取** | Origin 直接 = CAPVDvariation **突然归零** |
| **有车** | `loop_VD_FLAG == 1` | — | 不进基线分支 | Origin 全程冻结,variation 忠实跟随 CAPVD |
相关参数宏(`inc/TaskLoop.h`):
```c
#define STABLE_SAMPLES 128 // 稳定期样本数
#define WINDOW_ORIGIN 500 // 基线跟踪窗口 (500×10ms = 5s)
#define FREEZE_TIMEOUT 1000 // 冻结超时 ~10s @10ms
#define FREEZE_STABILITY_RATE 2 // 稳定性窗口 ±2%
#define MAX_SLOPE_RATE 5 // 斜率限幅 5%
#define ENTRY_CONFIRM 3 // 进入确认次数
```
---
## 4. variation 波形特征
### 场景 1 — 无车缓慢漂移(温漂 / 湿漂),最典型
```
CAPVD ─╱╱╱╱╱ 持续缓慢漂移(每10ms微动)
Origin ───┐ ┌───┐ ┌── 每5s阶跃追一次
└────────┘ └────────┘
variation: | | | | ← 锯齿波!
峰=5s漂移量, 谷≈0(基线刚追上)
```
- 5s 窗口内 Origin 恒定,CAPVD 漂 → variation 线性爬升
- 窗口边界 Origin 阶跃到近 5s 均值 → variation **突然跌回 ~0**
- **锯齿幅度 ≈ 漂移速率 × 5s**;变频器干扰下漂移快,齿更高
### 场景 2 — 车辆进入 / 驻留(设计正确 ✅)
- 车进入瞬间 `ORG_CNT/SUM` 清零 + `VD_FLAG=1`Origin **完全冻结**
- variation 快速跟随 CAPVD 拉大 → 真实反映车辆信号强度,干净无锯齿
### 场景 3 — 大干扰但非车(半截车 / 邻道串扰 / 金属堆放)
- `dev ≥ dlt_ORG×4` 触发冻结,variation 维持大值不被基线"吃掉"
- 偏差稳住 ±2% 达 10s 后,Origin 一次性重锁,variation 突降 → 防污染 + 慢速重学基线
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## 5. 需警惕的问题(直击要害)
1. **采样混叠**:用 600ms 上报窗去采一个 5s 阶跃量。后台若按单次 variation 做实时判断,会看到同一个齿被多次采到不同高度,叠加 600ms/5s 相位漂移 → 看似"忽大忽小"。
**后台不能拿单次 variation 当绝对阈值**,应看趋势或直接用 MCU 已判好的 `car_state`
2. **2 字节截断**`variation` 仅发 2B(≤65535)。CAPVD≈131072 量级,正常 Δf/f 才百分之几,一般到不了 65535;但 **冻结场景下偏差若超 65535 会回绕**
→ 建议加饱和:`if (variation > 0xFFFF) variation = 0xFFFF;`
3. **锯齿谷值≈0 误导"无车确认"**:若有逻辑用 `variation < 小值` 判"绝对空闲",会在每个 5s 边界被误触发。
→ 判空闲以 `car_state` / `loop_VD_FLAG` 为准,variation 仅作辅助幅度参考。
4. **稳定期 window=100 → 正常 500 的切换**:上电 1s 尺度基线,128 样本后切 5s 尺度。过渡期 variation 锯齿周期从 1s 突变到 5s,后台做周期特征分析要注意此拐点。
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## 6. 待现场验证
- `loop_CAP_OK` 的 ~10ms 为 devlog 设计值。**实际周期取决于 TMR3 时钟与线圈频率**,建议现场用示波器量相邻两次 `CAP_OK` 间隔确认。
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## 7. 后续可选改进方向
- 将 variation 改为上报 **斜率 / 趋势** 而非瞬时差,削掉锯齿混叠
- 补 variation **饱和保护 + 随包上报当前状态(跟踪 / 冻结 / 有车)**,让后台区分锯齿谷与真空闲