基于嵌入式Linux的VDR數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究.pdf

1、船載航行數(shù)據(jù)記錄儀(VDR) 是專門用于記錄和保存船舶航行過程中重要信息參數(shù)的智能化記錄設(shè)備。VDR 以一種安全和可恢復(fù)的方式，保存有關(guān)船舶運行過程中一段時間的船舶位置、動態(tài)、物理狀況、命令和操縱信息等。VDR 是一個完整的系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理、編碼、數(shù)據(jù)接口、記錄介質(zhì)、電源供應(yīng)和專用備用電源(可充電式VDR輔助電池)和相關(guān)項目。應(yīng)能連續(xù)記錄在事故發(fā)生期間的有關(guān)活動，當(dāng)船舶電源中斷時船舶的應(yīng)急電源應(yīng)能供電，當(dāng)應(yīng)急電源中斷時專用備用電源應(yīng)供

2、電2 小時。能記錄日期、時間、船位、速度、航向、駕駛室聲音、通信聲音、雷達數(shù)據(jù)和顯示后的選擇、測探儀、主報警、操舵命令和響應(yīng)、輪機命令和響應(yīng)、船體破口狀況、水密和防火門狀況、橫搖和船體應(yīng)力、風(fēng)速和風(fēng)向等等。要求在正常工作狀態(tài)下應(yīng)是完全自動的，能在事故后保存記錄數(shù)據(jù)并恢復(fù)和再現(xiàn)這些數(shù)據(jù)。與船舶任何設(shè)備的連接，都不應(yīng)妨礙該設(shè)備的正常工作，即使船用黑匣子系統(tǒng)出現(xiàn)故障。海事管理機構(gòu)和船東可獲得VDR中的信息，該信息可作為船舶日常維護的參考技術(shù)參

3、數(shù)，當(dāng)船舶發(fā)生故障之后，該信息用于事故原因的調(diào)查。因此，研制和生產(chǎn)VDR 對海難事故的分析,探索事故發(fā)生的規(guī)律，提高艦船的出航安全和作戰(zhàn)能力有著重要的意義?；诖四康?，本文主要對航行數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)的CAN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和音頻壓縮編碼部分進行了研究和設(shè)計。 本文首先介紹了課題研究的背景和意義，給出了VDR系統(tǒng)的硬件和軟件組成結(jié)構(gòu)。 其次分析了現(xiàn)場總線的基本原理，討論了VDR 中CAN 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的方案設(shè)計，選擇采用CAN總線

4、來傳遞數(shù)據(jù)信息。最后介紹了Linux 嵌入式實時操作系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢。 對于CAN總線設(shè)計，本文以PC/104總線架構(gòu)的工控機作為硬件平臺，詳細(xì)介紹了基于CAN總線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件設(shè)計，包括CAN總線的工作原理和其在系統(tǒng)中的應(yīng)用。研究了CAN總線各個模塊的功能，給出了其在Linux 平臺下的驅(qū)動以及通信方法的具體應(yīng)用，并用VB 編寫了CAN總線的上位機通訊軟件。 最后本文對當(dāng)前語音壓縮編碼技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進行綜述

5、。VDR語音壓縮模塊是整個VDR系統(tǒng)設(shè)計的重點與難點部分，合適的壓縮算法能夠節(jié)省大量的存儲空間和程序運行時間，本文經(jīng)過對多種語音壓縮算法的比較之后選擇了RPE-LTP 算法作為本系統(tǒng)的壓縮算法，同時對RPE-LTP語音壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)做了介紹。然后研究算法原理，對RPE-LTP算法的實現(xiàn)過程做了深入的分析，并用Matlab 仿真模型進行了編解碼建模，對編碼前和編碼后的語音信號進行了分析，驗證了此算法在本系統(tǒng)中的可能性與實用性。 目前