专利名称：船载航行数据记录仪的制作方法
技术领域：
本发明属于信号记录仪器类，尤其涉及船载航行记录仪器。
背景技术：
目前，公知的船载航行数据记录仪，是一种实时记录和保存船舶发生事故前一段时间内的船舶位置、动态、物理状况、命令和操作等有关信息的专用仪器。在需要时，可以用专门的设备将这些数据再现，以作为调查、处理事故的客观证据。中国专利第99216152.5号公开了一种船舶航行数据记录仪，该仪器采用低档微处理器和小容量存储器，记录信息数据的种类少，信息量也不多。
发明内容
本发明的目的是提供一种船载航行数据记录仪，解决上述难题，以满足记录多种、大量船舶航行数据的需要。
本发明的目的是这样实现的一种船载航行数据记录仪，其前端数据站、GPS、雷达分别与信号调理单元连接，拾音器、摄像头分别与视频和音频接口连接，回放接口分别与存储单元、回放系统连接，主控制单元分别与信号调理单元、视频和音频接口、同放接口、回放系统、报警设备、显示设备连接，电源分别与信号调理单元、视频和音频接口、回放接口、回放系统报警设备、显示设备、前端数据站、GPS、雷达、摄像头连接。
由于本发明采用了以上的技术方案，因而具有以下的优点1，船载航行数据记录仪可记载、保存船载航行中多种数据信号，并具有存储、显示、报警等多种功能。
2，船载航行数据记录仪在情况紧急时，将以声、光两种方式发出报警信号。并可自动脱离船体，向外以断续方式发射特定无线信号和超声信号。尤其发射信号的持续时间大于96小时，便于人们发现和寻找。
3，船载航行数据记录仪中的固态存储器采用固态非易失性存储器，在掉电后数据仍然不会丢失，其存储容量足可以保存12小时以上的全部信息，这些信息可以经过回放系统，将数据复制到回放设备上。
4，船载航行数据记录仪中的外壳由高强度复合材料制成没有尖锐棱角和突出的圆弧光滑面，可以耐受高温、冲击和防水，以保护存储单元避免船舶发生事故时常常伴随的火灾、爆炸和进水、沉没等造成的损毁。其整体比重轻于水，可以浮在水面。圆弧光滑表面上并设置有易被别的物体挂住的构体；表面设为桔黄色，方便发现和寻找。
5，整个系统构造简单，易制，自动控制；经济适用，社会和经济效益巨大。
图1是本发明的一种船载航行数据记录仪的系统结构示意图；图2是本发明的一种存储单元的原理框图。
图中1，前端数据站2，GPS 3，雷达 4，信号调理单元 5，主控制单元6，显示设备 7，存储单元 8，回放系统 9，回放接口 10，拾音器11，摄像头 12，视频和音频接口 13，电源 14，报警设备 15，传输接口16，固态存储器 17，控制电路18，超声信标发射单元 19，无线发射单元具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施作如下详述在图1中，船载航行数据记录仪，其前端数据站1、GPS2、雷达3分别与信号调理单元4连接，拾音器10、摄像头11分别与视频和音频接口12连接，回放接口9分别与存储单元7、回放系统8连接，主控制单元5分别与信号调理单元4、视频和音频接口12、回放接口9、回放系统8、报警设备14(包括本地和远端两部分)、显示设备6连接，电源13分别与信号调理单元4、视频和音频接口12、回放接口9、回放系统8、报警设备14、显示设备6、前端数据站1、GPS2、雷达3、摄像头11连接。其中，前端数据站1，(包括设置在驾驶室、船身中部和机舱处的数据站)，用于采集驾驶室、船身中部和机舱处记录的驾驶指令、操作程序、主机及各种机械设备的控制和报警系统的各种参数、船体结构参数、船舶加速度和应力参数、操纵、航海信息、雷达数据、火灾报警和环境条件等记载的信号；可采用以微处理器80C186为核心的数据采集系统。
GPS2(全球定位系统)，用于采集全球定位系统记载的信号；可采用船舶现有的GPS全球定位系统。
雷达3，用于采集雷达工作过程中记载的信号；可采用船舶现有的雷达系统。
信号调理单元4，用于接收并处理下列信号GPS(全球定位系统)的日期、时间、船位；速度记录仪速度；罗盘艏向；雷达雷达数据；声纳测深仪深度；自动导航和掌舵系统操舵命令和响应，轮机命令和响应；船的安全管理系统船体破口状况；火警和防水密封系统水密和防火门状况；船体压力控制系统横摇和船体应力；风速计风速和风向等。
信号调理单元4中设置有多通道的模拟信号处理端口、模数转换端口、多通道的数字I/O端口，分别与GPS2、雷达3、前端数据站1的输出端连接，接收和处理GPS2、雷达3和前端数据站1输出的数据信号。可采用由PC6000系列数据采集卡、Creative声卡和图像卡等构成。
主控制单元5，用于将信号调理单元4、视频和音频接口12输入的信息压缩并整理成特定格式的数据包存入存储单元，及在显示设备6上显示；其可采用加固型(防水、防盐雾)的高性能工控计算机。
显示设备6，用于将主控制单元5输出的数据信号以图像、纸件、录音等形式显示出来。其可采用显示器、打印机、录音机等。
存储单元7，用于将主控制单元5输入的数据信号进行存储，实时记录和保存船舶发生事故前一段时间内的船舶位置、动态、物理状况、命令和操作等有关信息；其可采用固态存储器，如FLASH存储器，或铁电存储器、重复读写光盘、经过加固的硬盘。存储单元7设置为与主控制单元5，及船体可分离的结构，(如卡簧弹开结构，或其它结构)；其外壳应由高强度复合材料制成没有尖锐棱角和突出的圆弧光滑面，可以耐受高温、冲击和防水，以保护存储单元避免船舶发生事故时常常伴随的火灾、爆炸和进水、沉没等造成的损毁。存储单元7整体比重轻于水，可以浮出水面。圆弧光滑表面上并设置有易被别的物体挂住的构体(如勾体)；表面可设为桔黄色，以方便发现和寻找。
回放系统8，用于记录数据的回放分析，可采用IBM或联想笔记本计算机。
回放接口9，用于读出存储单元的记录数据，可采用USB接口。
拾音器10、摄像头11，用于拾取、摄取驾驶室内操作人员的声音与图像的信号，输送至视频和音频接口12；拾音器10可采用MIC100型，摄像头11可采用敏通公司的768×1024线彩色CCD摄像头。
视频和音频接口12，用于接收和处理由摄像头11和拾音器10(麦克风)拾取的驾驶室内的图像与声音、通信声音等信息并输入到主控制单元5。
电源13，分为内部电源和外接电源，用于船载航行数据记录仪系统内各组成电路的元器件所需的直流工作电源，可外接电源供电并对内部电源(UPS)中的蓄电池充电；在出现异常情况、外接电源不能为系统供电的情况下，自动切换到内部电源供电；内部电源是UPS(不间断电源)，可以维持系统继续工作2小时以上。
存储单元中7中的电源由电源管理电路和可充电电池组成，可充电电池为锂离子电池或镍氢电池，也可以是其它免维护可充电电池。在正常工作时，由电源管理电路控制经由接口电路输入的电源对可充电电池充电。在发生事故后，当检测到存储单元7已与主控制单元5(或船体)脱离，或主控制单元5已发出异常报警信号之后，电源管理电路将切换到存储单元7内部的可充电电池供电。
报警设备14，用于发出报警信号，报警设备包括一套本地和一套或多套远端报警设备，可以以声、光两种方式发出报警信号。报警设备14可采用通用型声光报警器。
在图2中，本发明中的存储单元7由传输接口15、固态存储器16，控制电路17、超声信标发射单元18、无线发射单元19和电源13等构成，传输接口15分别与固态存储器16、控制电路17连接，控制电路17并分别与超声信标发射单元18、无线发射单元19连接，电源13分别与传输接口15、控制电路17、超声信标发射单元18、无线发射单元19连接。其中，传输接口15，用于将主控制单元5输出的信号传送到固态存储器16和控制电路17；可采用RS232串行接口。
固态存储器16，用于将主控制单元5输入的数据信号进行存储，实时记录和保存船舶发生事故前一段时间内的船舶位置、动态、物理状况、命令和操作等有关信息；其可采用FLASH存储器，或铁电存储器等非易失性半导体存储器组成，也可采用可重复读写光盘或经过加固的硬盘构成。
控制电路17，用于控制超声信标发射单元18、无线发射单元19在与主控制单元5(或船体)脱离后发射超声信标和无线信标，可采用80C51单片机构成。
超声信标发射单元18、无线发射单元19，用于存储单元7与主控制单元5(或船体)脱离后自动分别发射超声和无线信标信号，以方便发现和寻找。
本发明在实际使用和操作过程中，船载航行数据记录仪的其前端数据站1(包括驾驶室数据站、船身中部数据站和机舱数据站)、GPS2和雷达3的信号输入到信号调理单元4，经过信号调理单元4的处理与变换，得到的数字信号输入到主控制单元5；由摄像头11和拾音器10采集到的图像和声音信号则经过视频和音频接口12的处理与变换，得到的数字信号输入到主控制单元5；主控制单元5将上述信息压缩并整理成特定格式的数据包存入存储单元7，主控制单元5还将上述信息中的一部分在显示设备6上显示。
在有异常情况出现时，本地与远端的报警设备15将以声、光两种方式发出报警信号。存储单元7中的固态存储器16采用固态非易失性存储器，在掉电后数据仍然不会丢失，其存储容量足可以保存12小时以上的全部信息，这些信息可以经过回放系统8(回放接口9)将数据复制到回放设备上。在发生事故后，存储单元7仍然可以接收主控制单元5发送的数据，直到主控制单元5停止工作或存储单元7与主控制单元5断开。一旦主控制单元5停止工作，或存储单元7与主控制单元5断开，存储单元7中的无线发射单元19将自动开始工作，向外以断续方式发射特定无线信号和超声信号，发射信号的持续时间不少于96小时，便于人们发现和寻找。
权利要求
1.一种船载航行数据记录仪，其特征在于，前端数据站、GPS、雷达分别与信号调理单元连接，拾音器、摄像头分别与视频和音频接口连接，回放接口分别与存储单元、回放系统连接，主控制单元分别与信号调理单元、视频和音频接口、回放接口、回放系统、报警设备、显示设备连接，电源分别与信号调理单元、视频和音频接口、回放接口、回放系统、报警设备、显示设备、前端数据站、GPS、雷达、摄像头连接。
2.根据权利要求1所述的一种船载航行数据记录仪，其特征在于，存储单元由传输接口、固态存储器，控制电路、超声信标发射单元、无线发射单元和电源等构成，传输接口分别与固态存储器、控制电路连接，控制电路并分别与超声信标发射单元、无线发射单元连接，电源分别与传输接口、控制电路、超声信标发射单元、无线发射单元连接。
3.根据权利要求2所述的一种船载航行数据记录仪，其特征在于，固态存储器为FLASH存储器，或铁电存储器、重复读写光盘、经过加固的硬盘。
4.根据权利要求2所述的一种船载航行数据记录仪，其特征在于，存储单元中的电源由电源管理电路和可充电电池组成，电源管理电路分别与接口电路、可充电电池连接；可充电电池为锂离子电池或镍氢电池。
5.根据权利要求1或2、4所述的一种船载航行数据记录仪，其特征在于，存储单元的外壳设置为高强度复合材料制成的圆弧光滑面，圆弧光滑表面上设置有易被别的物体挂住的构体。
6.根据权利要求1或2、4、5所述的一种船载航行数据记录仪，其特征在于，存储单元设置有与主控制单元，及船体可分离的结构。
7.根据权利要求1所述的一种船载航行数据记录仪，其特征在于，报警设备设置为由声、光两种方式发出报警信号的一套本地和一套或多套远端报警的设备。
8.根据权利要求1或2所述的一种船载航行数据记录仪，其特征在于，电源由内部电源和外接电源组成。
9.根据权利要求1所述的一种船载航行数据记录仪，其特征在于，信号调理单元设置有多通道的模拟信号处理端口、模数转换端口、多通道的数字I/O端口，分别与GPS、雷达、前端数据站的输出端连接。
全文摘要
船载航行数据记录仪其前端数据站、GPS、雷达分别与信号调理单元连接，拾音器、摄像头分别与视频和音频接口连接，回放接口分别与存储单元、回放系统连接，主控制单元分别与信号调理单元、视频和音频接口、回放接口、回放系统、报警设备、显示设备连接，电源分别与信号调理单元、视频和音频接口、回放接口、回放系统报警设备、显示设备、前端数据站、GPS、雷达、摄像头连接。具有1，可记载、保存、显示、船载航行中多种数据信号。外壳耐受高温、冲击和防水，可浮在水面方便发现和寻找。2，在情况紧急时以声、光两种方式发出报警信号。并向外以断续方式发射特定无线信号和超声信号。系统自动控制，构造简单易制，社会和经济效益巨大。
文档编号G01D9/34GK1412528SQ0212411
公开日2003年4月23日 申请日期2002年7月12日 优先权日2002年7月12日
发明者李刚, 舒歌群, 林凌 申请人:天津大学
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