闫巍[1]2005年在《船载航行数据记录仪的研制》文中认为船载航行数据记录仪(即Voyage Data Recorder简称VDR,又名船用黑匣子)是一种实时记录并保存船舶发生事故前后船体有关信息的仪器。近些年海事事故逐年增加,因此如果能及时掌握船舶的航行信息,就会极大地帮助事故原因的调查。而现在多数情况下船舶航行信息是靠人工记录的,因而时常会由于各种原因而无法及时记录,有的中小型船舶可能不作记录,有的甚至为逃避和减轻操纵失误的责任而伪造记录。这样一旦船舶发生事故就会给事故原因的调查带了极大的困难。为此我们可以借助船载航行数据记录仪,通过它保存的有关船舶位置、速度、物理状况、主机动作、操作手段、船体物理状况等船舶航行信息,可以寻找并公平地评价事故原因。本课题在研究了目前船载航行数据记录仪发展状况的基础上,利用新型大容量存储器和全球卫星定位系统,并结合目前先进的计算机技术,开发出一种性价比高、操作简便的船载航行数据记录仪[6]。本论文先介绍了开发船载航行数据记录仪的目的和意义,以及记录仪的发展现状,然后通过对船载航行数据记录仪的相关行业标准和现有产品发展状况的介绍,提出了本课题的总体设计框架,并介绍了船载航行数据记录仪存储体的选择。然后通过利用音视频采集卡、全球卫星定位系统、干簧管等对船上的信号进行采集,并为船上的其他一些信号预留了备用的采集接口。之后通过计算机编程实现对数据的处理保存,并对数据进行压缩和加密。最后成功完成了上船试验并通过了天津市科委的验收。本论文工作的突出之处在于:本次设计的船载航行数据记录仪可以记录24小时的航行数据;此外为了使事故原因分析更加直观,本次设计的船载航行数据记录仪在船舶驾驶室内添加了最多可达4路的视频和音频信号采集,这样可以为船舶事故分析提供极大的帮助。而由于视频和音频信号的加入,以及数据记录时间的延长,这样就对存储体的选择提出了更高的要求。这里选择了新型大容量存储器作为船载航行数据记录仪的存储体,不但能够满足记录仪对存储容量的要求,而且其良好的防震性、抗冲击性和抗电磁干扰的能力完全可以胜任在船上使用的要求。由于本次设计中加入了对船舶驾驶室内音视频信号的采集,这样就可以适当减少记录的信息种类,以减少所需的传感器和信号变换器,从而降低价格以适应我国现有的中小船舶需要。本次设计还预留了一些用于采集船上其他信号的接口,这样就可以满足一些新型船舶的要求,使船载航行数据记录仪的研究更具灵活性和适应性。
付宏博[2]2007年在《基于以太网的开放式船载航行数据记录仪的研究与实现》文中提出船载航行数据记录仪VDR(Voyage Data Recorder)是记录船舶航行时各种参数的重要设备,这些数据可以为分析海难的原因提供重要的支持。目前的VDR设备,采用都是嵌入式工控机+各种板卡的方式,虽然集成度比较高,但是灵活性差、不容易升级,更重要的是后期维护比较困难。针对这种情况,本文提出了一种基于以太网架构的VDR系统,将图象卡、声音卡、数据采集卡、存储单元、主控单元等都各自封装在基于以太网接口的模块中,通过网络实现信息的采集、传输和存储。由于各个模块具有很大的独立性,只要接口之间的协议不变,某个模块的技术升级就不会影响到其它模块,由于采用了网络接口,实施时就可以根据船舶上的情况动态的增减模块,灵活性很高,如果发生故障可以对模块进行单独诊断,能迅速的定位故障点,不需要专业的工程师就可以实现模块的更换。本文在对国际海事组织以及中国等有关VDR标准分析的基础上,提出了系统的设计方案,对每个模块的功能做了定义,并对其中的3个模块:航行数据采集盒、主控制盒、雷达图象采集盒进行了具体的设计和实现。在航行数据采集盒的设计方面,根据该模块的特点,运用了SOPC(System On Programmable Chip)技术,在FPGA(Field Programmable Gate Array)中嵌入了Nios处理器软核,结合实时高效的嵌入式系统微内核uC/OS II以及轻量级的TCP/IP协议栈LwIP(Light weight IP)完成了系统的功能设计。其中对SOPC及其开发流程做了详细的论述,研究了需要采集的航行数据的种类和特点,设计了合理的任务和处理流程。在主控盒的设计方面,运用了当前比较流行的ARM(Advanced RISC Machines)技术,结合功能强大的uClinux操作系统实现了需求的功能。其中对ARM技术做了比较详细的论述,对S3C44B0X的外围接口电路、uClinux在S3C44B0X上的移植以及uClinux下的存储技术设备MTD(Memory Technology Device)驱动作了研究。在雷达图象采集盒的设计方面,根据雷达图象数据量大、点频高但采集频率低的特点,提出了用FPGA作为采集控制,用ARM做后期处理的方案。其中对雷达图象采集的难点做了详细的分析,对AD转换输出的时钟与ARM总线频率之间如何同步的问题做了深入的研究,并提出了用两个异步先进先出队列FIF(OFirst Input First Output)实现的方法。在完成方案设计的基础上给出了每个模块的具体实现并进行了相应的测试,以验证设计是否合理。测试结果表明,系统的功能达到了设计的要求。本文的意义在于,不仅成功的实现了一个全新架构的、性能优越的VDR系统,而且在系统的设计与开发中所采用的一些设计技术和方法具有很强的通用性,稍加改动就可以应用到其它领域。
李瑞云[3]2003年在《船载航行数据记录仪的应用与管理》文中研究指明船载航行数据记录仪(Voyage Data Recorder)(以下简称VDR),又称船舶 黑匣子,是一种专门用于记录和保存船舶航行过程中重要信息参数的智能化记 录设备。VDR在海事事故调查中起到关键的作用,同时,VDR也将有利于加强 对船舶航行的安全监督和管理,促进提高船舶安全水平的进一步提高。随着VDR 技术的实施,研究和制定VDR的使用和管理规章制度,对充分发挥VDR的功 能和作用是至关重要的,为此提出了本文的研究课题。 本文首先分析了船载航行数据记录仪(VDR)的发展状况和发展历程,论 述了VDR在分析事故时起到的不可替代的重要作用。同时,对不同事故性质对 VDR作用的影响和VDR在安全管理、保险理赔、船舶试航等多方面能够起到 的作用进行了探讨,并就VDR与ECDIS、AIS的关系和未来通信技术的发展对 VDR的影响作了展望。 本文还分析了相关国际组织和我国有关VDR设备的规定,分析和总结了 VDR在技术要求、检验程序、型式认可和检验方面的管理规则和管理方法。 最后本文论述了VDR的基本功能、技术性能和相关标准的要求,分析了 VDR的系统结构和设备的基本组成。 随着中国航运业的不断发展,国外先进航运技术的冲击,以及中国加入世 界贸易组织的进程,中国航运业面临前所未有的冲击和挑战。VDR技术的实施, 将会推进中国航海信息化的进程,也为我们发展我国船舶和航运信息技术提供 了一次重要的机遇。
吴卓昆[4]2005年在《基于航行数据记录仪的音频压缩算法的研究》文中研究说明船载航行数据记录仪是一种记录船舶航行状态及操作信息的装置,对加强船舶的海上航行安全以及事故分析起到了极为重要的作用。作为航行数据记录仪主要数据的声音数据,具有数据量大的特点,因此,音频压缩系统是航行数据记录仪的基本组成部分之一。基于此原因,本文对航行数据记录仪的核心技术部分之一的音频压缩系统进行了研究和设计。 论文首先介绍了航行数据记录仪的发展历史、系统结构及关键技术,并详细介绍了音频压缩技术的发展历史和国内外发展概况;接着介绍了航行数据记录仪的系统平台VxWorks的基本原理及集成开发环境Tornado,介绍了VxWorks的系统丌发经验;然后,从人类听觉系统和感知模型的角度出发,研究声音压缩的基本原理,引出几种常用的声音编码方法:子带编码、变换编码和哈夫曼编码,结合系统结构特点,拟定系统的音频压缩系统方案,重点研究了MPEG-Ⅰ Layer Ⅱ算法标准,详细讨论了整个算法的运算流程,包括子带分析滤波器组的实现、心理声学模型、量化和编码、组帧的实现;最后,针对算法运算量最大的两个模块,进行算法的改进和优化,通过实际运行表明,该音频压缩系统能满足系统的要求。 本论文以航行数据记录仪的研发为背景,对音频压缩的原理进行了详细的研究,对国内该领域的研究同行具有一定的借鉴意义。
黄建设[5]2010年在《基于AIS信息融合的船载航行数据记录再现》文中研究说明研究VDR与AIS信息融合的信息再现,分析VDR和AIS播发的信息及其系统结构,设计了基于AIS信息融合的船载航行数据记录再现系统,并介绍了系统的构成、技术以及功能.
唐安慧, 张鹭, 陈洲峰[6]2003年在《船载航行数据记录仪的现状与展望》文中研究表明本文论述了国际公约和国内主管部门对航海船舶所加装的船载航行数据记录仪(VDR)的规定,以及该设备在国内、外的发展现状;探讨了VDR在海难事故中所起到的重要作用;分析了VDR利用计算机局域网和广域网实现数据传输的途径:给出了船载航行数据记录仪的典型应用实例;展现了VDR实现数据实时传输的发展趋势。
侯应占[7]2017年在《船舶航行数据记录仪中的MSI系统设计与实现》文中研究指明船舶航行数据记录仪(Voyage Data Recorder,VDR)俗称船舶黑匣子,是一种专门用于记录和保存船舶航行数据、状态、指令的仪器。当船舶发生事故时,根据仪器所记录的船舶事故当时的信息,分析和调查事故原因,确定事故责任,从中吸取教训,防范类似事故的发生。其所记录的信息包括:AIS(Automatic Identification System,船舶自动识别系统)数据、船舶状态信息(12种)、雷达图形数据、驾驶室声音和VHF通信声音。MSI(Multiple Serial Interface)系统,是船舶航行数据记录仪中负责采集、处理并传输、存储和回放AIS数据和12种船舶状态信息的子系统。本文首先依据海上安全委员会《通过经修订的船载航行数据记录仪(VDR)性能标准》、中国船级社《船载航行数据记录仪检验指南》、IEC-61162-1协议以及相关文献,确定了系统的总体设计方案以及所需的功能,包括对嵌入式处理器串口的扩展实现、11路船舶航行相关数据的模拟实现和13路串口数据的采集以及处理、采集数据的数据库循环存储和存储数据的提取回放软件等几个部分。依据总体设计方案,对系统各个部分进行设计与实现。本文采用Freescale公司生产的Cortex-A9架构ARM处理器i.MX6Q,并通过FT4232H芯片对处理器进行串口扩展,在Linux操作系统下编程实现对13种船舶航行相关数据的采集、处理以及传输的应用程序。在Windows操作系统下使用VC++编程实现对13种船舶航行相关数据循环存储的软件以及可以显示回放并且打印存储的相关数据的软件。另外通过VC++编程并且依据相关协议实现对11路船舶航行状态数据的模拟产生和发送。最后,参照中国船级社标准和IEC-61162-1协议对系统进行软硬件测试,测试结果表明,系统各项功能运行正常稳定,符合设计要求。
陈宇里[8]2004年在《VDR雷达图像压缩技术及其测试系统研究》文中提出随着科学技术的不断发展，新型数字化船用仪器如ECDIS(Electronic Chart Display and Information System，电子海图显示与信息系统)、AIS(Automatic Identification System，自动识别系统)以及VDR(Voyage Data Recorder，航行数据记录仪)逐步装船使用，预示着当今的船舶航行已逐渐进入了“海上数字交通”时代。VDR作为“海上数字交通”的具体内涵之一，是专门用来实时记录存储船舶航行数据、并能将数据回放的仪器设备。在船舶发生海上事故后，对VDR中的数据对进行分析，就可以判断事故发生的原因及责任方。由于航行时的海况和局面复杂多变，需要大量的数据。因此，在传输和存储的过程中，如何对船舶航行数据进行压缩，使其在保证回放质量的前提下，尽量节约存储容量是研制VDR首先必须解决最关键之一。 根据对目前VDR产品中船舶航行数据的存储容量的研究表明，视频数据——船载导航雷达图像和音频数据——驾驶台语音通信占用了其中大部分的存储容量，故对雷达图像和语言通信的有效压缩是提高VDR存储容量的“瓶颈”。由于目前大部分VDR产品中雷达图像压缩均采用DCT(Discrete Cosine Transform，离散余弦变换)的算法或利用增加硬件加以解决的状况，因此，本文就VDR雷达图像压缩和回放技术进行了新的研究和详细的论述。 研究中，根据当今小波变换在图像压缩方面成功经验，提出了在VDR中利用EZW(Embedded Zerotree Wavelets coding，嵌入式零树小波编码)和算术熵编码的算法对船载导航雷达图像进行压缩、存储，并对运用小波变换的基本理论、EZW和算术编码的原理有了更深的体会。 将小波变换与Fourier变换相比一个明显的不同之处在于小波变换中的小波函数不是唯一的，不同的小波函数会产生具有不同时频特性的小波基，用不同的小波基分析同一个问题会产生不同的结果。因此，小波函数的选择是应用小波变换所必须首先解决的基本问题之一。本文根据大量的文献资料，总结了小波函数的正交性、紧支性、对称性、正则性以及消失矩等性质对图像压缩性能的影响，选取了常应用于图像压缩中的正交和双正交共9个小波函数和具有代表性的船载导航雷达图像，根据其特点，利用开发的EZW图像压缩软件系统，分别对不同小波函数的压缩比和上海海事大学硕士学位论文只兮姗印。。k一别gna!一NO比。Ral飞。，峰伯_信噪比)进行一丁实验和分析比较，得出了双LE交样条小波函数Bi。曰/9是服缩船载导航雷达图像较为理想的小波函数的结沦。 鉴于目前VDR雷达图像压缩技术的测试I一作一般是由各vOR生产厂家通过自行开发的硬件设备分别测试，其纬果相互间难以比较。为此，根据ees(eh 1 na elassifications。ciety，中国船级社)颁发的((船载航行数据记录仪检验指南》的有关要求，在研究了测试内容、测试原理、测试图像以及测试方法的基础上，开发了一套“VDR雷达图像压缩技术测试系统”的软件，对上述基于EZw算法的船载导航雷达图像压缩技术的进行验证，得出此算法不仅可以用于VDR中对雷达图像进行压缩，而且还可以获得较为理想的压缩容量的结论。此外，该测试软件也为各种型号VDR中雷达图像压缩技术进行检验提供了公共的平台。
刘斌兵[9]2006年在《船载雷达图像压缩记录系统研制》文中研究说明船舶航行数据记录仪,简称VDR(Voyage Data Recorder),是一种专门用于记录、保存和分析船舶航行过程中重要信息参数的智能化记录设备,其功能相当于飞机上的“黑匣子”。在船舶发生海事事故后,船舶航行数据记录仪所记录的数据对于分析事故原因,进行海事责任判定具有不可替代的重要作用。VDR系统主要由VDR主机、船舶运行数据采集模块、信号处理模块、语音模块、雷达图像采集模块、主存储器、黑匣子备份存储器、备用电源、麦克风以及监视或回放计算机等部分组成。 VDR系统中的雷达图像记录系统用于采集雷达的图像信号,经压缩后再将数据传送到存储器存储。图像画面分辨率可高达1280×1024像素,采集周期为1帧/15秒。 本文主要讨论VDR系统中的雷达图像记录系统的设计以及开发。第一章主要讨论当前VDR系统的发展概况以及船载雷达图像记录系统的作用,并指出了VDR系统对于国际航海安全的重要意义。第二章分析VDR系统中雷达图像采集系统的设计要求,明确系统设计的难点和重点,并提出了一整套相应的实现方案,确定了系统必须采用FPGA来实现高速数据采集,并采用嵌入式的ARM系统实现系统控制。第叁章详细讨论雷达图像记录系统的硬件实现方案,介绍了用FPGA实现高速数据采集系统的设计方法以及DSP和嵌入式ARM系统的设计方法。本章中还讨论了高速数字电路PCB设计时的信号完整性分析的基础理论,以及相应的设计技巧。第四章详细讨论雷达图像记录系统的软件实现方案。既介绍了嵌入式Linux操作系统的基本概念及其开发方法,也介绍了Linux操作系统的设备驱动程序设计概念及其开发方法,还详细介绍了实现雷达图像记录系统的各种通信协议以及文件系统的设计,最后还简要介绍了JPEG图像压缩算法。第五章总结了数字系统的设计开发方法,同时也指出了本系统更进一步发展的方向。 本文所设计的船载雷达图像记录系统已经制作成功并经实际运行,其各项参数完全达到并且部分超过了船级社对VDR系统的要求。
金华标[10]2010年在《船用电子设备电磁兼容技术研究》文中研究表明随着船舶自动化程度的提高,船用电子设备的种类、数量不断增加,运行速度不断提高,电磁环境变得更加恶劣。为保证船舶航行安全,船用电子设备应满足电磁兼容要求。中国是造船大国,但我国船舶电子产品在国际船舶市场的占有率极低。作为船用电子设备开发过程中一项核心技术的电磁兼容技术直接影响产品的性能、成本以及上市时间。传统的设计方式遵循的是设计——样品生产——测试的模式,一旦电磁兼容测试不能通过,就需要进行补救甚至重新设计,耗费冗长的设计周期和昂贵的设计成本。在设备设计前期利用计算机对其电磁兼容性能进行仿真,找出影响电磁兼容性能的关键因素,为设计工程师提供理论上的指导,能将很多的设计风险扼杀在萌芽状态,从而缩短设计周期,节省设计成本,提高产品性能。本文结合湖北省科技厅科技导引计划项目“船载航行参数记录仪研发”,以实现船用电子设备系统级电磁兼容性仿真设计为目标,以麦克斯韦电磁场理论为基础,以叁维电磁场仿真平台为研究手段,进行了如下研究：(1)研究了船用电子设备电磁兼容性仿真的理论依据,在对几种求解麦克斯韦方程组的数值算法进行分析对比的基础上,选择了传输线矩阵算法作为船用电子设备系统级电磁兼容性仿真数值算法。(2)研究了电子设备电磁兼容方面的几个共性关键问题,得出了一系列可用于指导工程实践的结论。利用叁维电磁场仿真软件,对共模和差模噪声引起的电源线电磁骚扰进行了仿真分析,并得出了相应的滤波策略。对电子设备的散热器产生的辐射场进行了仿真分析,得到了散热器的表面电流,根据表面电流分布,得到了散热器的接地策略。对带孔缝机箱的电磁屏蔽效能进行了仿真分析,研究了机箱上开有不同形状、尺寸和不同数目孔缝时的屏蔽效能,得到了机箱孔缝优化策略。(3)研究了船用电子设备特定频段电磁骚扰抑制技术,得到了一些该频段电磁干扰形成机制的结论和相应的抑制措施。利用叁维电磁场仿真软件,对谐振腔谐振频率转移技术进行了研究,得出了谐振腔谐振频率转移的策略。从屏蔽和吸波入手,对谐振电磁骚扰抑制技术进行了研究,得到了激励源与箱体孔缝耦合的基本规律以及吸波材料贴装的优化策略。在此基础上,开展了船用VHF通信频段电磁骚扰抑制技术的研究,分析了箱体尺寸,电源线长度和缝隙长度在VHF频段形成干扰的机制,并得出了相应的抑制措施。(4)将仿真技术用于实际船用电子设备的电磁兼容设计,成功地设计了符合电磁兼容要求,具有完全自主知识产权的船载航行数据记录仪。建立了VDR电路板近场模型,将仿真结果导入叁维电磁场仿真软件中作为激励源,进而建立了VDR系统级仿真模型。利用仿真模型对多种VDR电磁兼容设计方案进行了对比,得到了优化的设计方案。设计完成的VDR样机,一次性通过了包括电磁兼容试验在内的全部环境试验,取得了CCS、ABS、LR、PRS、RMRS、DNV等船级社的型式认可。通过了德国BSH实验室测试,取得了欧盟EC认证,性能达到国际先进水平。
参考文献：
[1]. 船载航行数据记录仪的研制[D]. 闫巍. 天津大学. 2005
[2]. 基于以太网的开放式船载航行数据记录仪的研究与实现[D]. 付宏博. 上海交通大学. 2007
[3]. 船载航行数据记录仪的应用与管理[D]. 李瑞云. 大连海事大学. 2003
[4]. 基于航行数据记录仪的音频压缩算法的研究[D]. 吴卓昆. 哈尔滨工程大学. 2005
[5]. 基于AIS信息融合的船载航行数据记录再现[J]. 黄建设. 集美大学学报(自然科学版)网络版(预印本). 2010
[6]. 船载航行数据记录仪的现状与展望[J]. 唐安慧, 张鹭, 陈洲峰. 水运科学研究所学报. 2003
[7]. 船舶航行数据记录仪中的MSI系统设计与实现[D]. 侯应占. 大连海事大学. 2017
[8]. VDR雷达图像压缩技术及其测试系统研究[D]. 陈宇里. 上海海事大学. 2004
[9]. 船载雷达图像压缩记录系统研制[D]. 刘斌兵. 浙江大学. 2006
[10]. 船用电子设备电磁兼容技术研究[D]. 金华标. 武汉理工大学. 2010
标签：船舶工业论文; 仿真软件论文; 记录仪论文; 雷达图论文; 图像压缩论文; 黑匣子论文; 雷达论文; 小波函数论文;