vd_960/vd960Loop/docs/variation-analysis.md

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

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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 的 ≈10ms 采样
• loop_Origin 的 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。

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1. 定义位置

src/main.c — uart_report_packet_loop_acs() 组包段：

// 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);

• 取 |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）：

#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）。

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3. loop_Origin 基线更新的状态机（核心）

update_moving_average() 是 累加到窗口满才写一次，中途 Origin 岿然不动：

*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 = CAPVD，variation 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）：

#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

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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