CN102496195A

CN102496195A - 一种移动式引航记录仪

Info

Publication number: CN102496195A
Application number: CN2011103939785A
Authority: CN
Inventors: 杨亮; 李旭; 刘峰; 周伟璐
Original assignee: NINGBO TONGYI WULIAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NINGBO TONGYI WULIAN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明涉及一种移动式引航记录仪，它包括壳体、显示屏、固定于壳体上的高清摄像头，壳体内包括有MCU模块、图像传感器、音频采集模块、存储器、实时时钟模块、看门狗电路、电池模块、电池电量检测模块，所述MCU模块与壳体内其他部件分别连接，所述壳体表面连接有AIS标准接口。本发明通过高清摄像头和音频采集模块分别采集引航员引航过程中的视频、音频，从而采集记录引航员的多种引航数据，并实时获取船舶自动识别系统（AIS）数据，进行数据同步合成，并保存到存储装置内，为今后调阅引航记录提供方便。在完成引航任务时又比较方便地回收此设备。

Description

一种移动式引航记录仪

技术领域

本发明属于船舶引航设备及装置技术领域，具体是涉及一种移动式引航记录仪。

背景技术

目前，随着物流行业的高速发展，港口集装箱业务增长迅猛，货运码头的船舶进出港数量也在逐年增加。为保障港口和船舶的安全，在一定水域对外籍船舶实施强制引航，外籍船舶不得自行进出港或在港内航行、移泊。当船舶在港区、内河、沿岸航行时，为了避免发生搁浅、触礁、碰撞等事故，船长一般都会申请引航。此时，引航员上船操纵船舶并指挥拖轮将船舶安全地靠入泊位或驶离泊位。在引航过程中，存在着诸多不可控因素，如大雾、暗流、大风、大浪等自然因素，也有船舶操作人员人工操作错误、离靠岸时引航员指挥的拖轮指令执行错误、船舶设备故障等非自然因素，往往隐藏着高风险，引航事故时有发生，如被引航船只与码头相撞，导致码头泊位损毁不能停靠其他船只，不仅造成财产损失，还可能带来人员伤亡。当发生引航事故时，由于牵扯面比较多，往往给事故鉴定带来很大的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实时记录船舶情况、为引航事故提供事故分析数据的移动式引航记录仪。

本发明所采用的技术方案为：一种移动式引航记录仪包括壳体、显示屏、固定于壳体上的高清摄像头，壳体内包括有MCU模块、图像传感器、音频采集模块、存储器、实时时钟模块、看门狗电路、电池模块、电池电量检测模块，所述MCU模块与壳体内其他部件分别连接，所述壳体表面连接有AIS标准接口。

所述壳体底部连接有可吸附式底座。

所述存储器为CF卡，所述壳体表面连接有CF卡插口。

所述图像传感器为CMOS图像传感器。

所述壳体表面连接有充电器插口、视频接口、麦克风插口。

本发明的积极效果如下：本发明通过高清摄像头和音频采集模块分别采集视频和音频信息，视频影像由CMOS图像传感器处理后和音频信息存入CF卡存储器中，同时通过AIS标准接口连接的船舶自带的AIS机的信息也存入CF卡存储器中，

本发明部署于被引航船只上，可由引航员登船时携带，通过采集引航员引航过程中的音频、视频，从而采集记录引航员的多种引航数据，并实时获取船舶自动识别系统（AIS）数据，进行数据同步合成，并保存到存储装置内，为今后调阅引航记录提供方便。在完成引航任务时又比较方便地回收此设备。当出现引航事故时，可以使用本发明记录的数据还原事故过程，进而分析事故原因、划定事故责任。

附图说明

图１为本发明结构示意图；

图2为本发明模块方框图；

图3为本发明AIS接口电路原理图；

图4为本发明实时时钟模块电路原理图；

图5为本发明看门狗电路原理图；

图6为本发明工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明包括壳体1、显示屏3、固定于壳体上的高清摄像头4，壳体底部连接有可吸附式底座2，壳体表面连接有AIS标准接口5、CF卡插口6、充电器插口7、视频接口8、麦克风插口9。

如图2所示，壳体内包括有MCU模块、图像传感器、音频采集模块、存储器、实时时钟模块、看门狗电路、电池模块、电池电量检测模块，所述MCU模块与壳体内其他部件分别连接，所述存储器为CF卡，所述图像传感器为CMOS图像传感器。

本发明壳体采用高强度三防外壳，可以避免引航员在使用过程中发生的跌落、水溅等情况，通常船体内地面全部为金属材料，本壳体具有较好的三防能力，IP等级大于66。

由于本发明记录仪临时安装在船体上，船体在行进过程不可能一直保持水平状态，当出现一定倾斜角时必须保证记录仪没有位移，本发明可吸附式底座采用三点式磁铁底座，方便固定，能够承受自身3倍以上的拉力。

本发明高清摄像头的分辨率为720p，甚至达到1080p，能够为现场视频采集提供尽可能清晰的影像。使用过程中可以配合广角镜，实现在不大的船舱内获得更大的可视范围，还可以配合高感光元件，即便在舱内光线不足的情况下，也能够实现较好的拍摄效果。

本发明CMOS图像传感器用于采集摄像头输出的视频流信号，进行成像处理，将模拟的视频信号转换为数字信号进行存储。CMOS图像传感器与传统CCD成像传感器相比具有低成本、低耗电以及高整合度的特性。

本发明音频采集模块用于记录引航过程中的通话，包括引航员下达的调度口令，船员或拖轮对调度口令的重复，可在出现异常时比较下发口令和回复口令是否一致。由于船舶在进行经过中驾驶台内会有一定的发动机噪音，采集模块需要对固定频率的声音进行弱化处理，以保证采集音频的录入。

本发明壳体表面连接有AIS标准接口，用于连接船舶自带的AIS机，由于各类船舶安装的AIS设备不完全相同，在线序上会出现反向，如图3所示，本发明AIS接口电路能够适应多种线序方式，不必为不同船舶再调整。

本发明CF卡存储器具有体积轻便、容量大的优点，壳体表面连接有一个可插拔式CF卡插口，方便随时更换CF卡，并且具备防脱落装置，保证船体震动情况下CF卡始终接触有效。

如图4所示为本发明实时时钟模块的电路原理图，实时时钟模块能够为记录仪系统提供精确到秒级的时钟，并通过合成技术，将时钟、视频、音频、AIS数据文件合成，使任何一项的动作和语音都有相应的时间点信息和船舶位置信息。

本发明MCU模块是记录仪的核心处理单元，提供记录仪的整体管理，协调各单元部分工作，拥有较大的RAM和FLASH空间，使用ARM Cortex 架构内核，拥有多路串行和并行总线，方便各种外设接入。1.8v低电压内核工作，最大程度降低电源消耗，采用BGA封装为记录仪体积的最小化提供可能。

如图5所示为本发明看门狗电路原理图，由于记录仪临时安装在船体内，安装点的电磁环境相当复杂，通过看门狗电路系统可定时进行自我检查，如果发生干扰可自动重启回复运行，保证系统不死机。

本发明电池模块采用高容量锂电池，可以满足一次引航过程中需要记录的数据量大的特点，由于记录仪移动使用，锂电池的选择同时要考虑重量，如果太重则会给引航员携带带来负担。

本发明电池电量检测模块对锂电池组进行电量检测，当发生电量不足时进行报警，并且在开始报警后仍能工作5小时以上，同时在显示屏上进行声光提示，提醒维护人员及时充电。

如图6所示，为本发明的工作流程图，记录仪上电后，初始化各模块硬件及看门狗，通过AIS标准接口与船舶自带的AIS机连接，插上CF卡存储器，记录仪自动进行异常检测，当有异常时，会发出异常警报。若没有异常则记录仪进入休眠并检测是否有标准AIS信号源，若没有AIS信号，记录仪继续处于休眠状态；若有AIS信号，开启摄像头、音频采集模块和CF卡电路，开始记录驾驶舱内的人说话和动作，当引航结束，引航员从船载AIS接口上移除记录仪后，记录仪开始进入休眠状态，关闭摄像头、音频采集模块和CF卡电路，结束记录。

本发明记录仪的软件包括：嵌入式Linux操作系统、嵌入式文件系统、多种视频压缩算法、数据加密算法、电源优化算法、AIS数据协议解析。

嵌入式Linux操作系统：由于记录仪的功能复杂，使用配置比较丰富的嵌入式操作系统，并进行适量的裁剪，提取设备适合的内核系统。

嵌入式文件系统：管理运行期间产生的视频文件、音频文件及其他数据文件的存储和查询。根据CF大小计算动态计算文件保存时间，即拥有最大的回退天数，但也不影响最新数据的保存，自动删除最早时间点上的数据。

多种视频压缩算法：通过摄像头和CMOS图像传感器采集来的视频原始文件容量巨大，如果直接存储，对CF卡的容量要求很高，造成成本浪费，采用H.264编码及常规MPEG编码等多种视频压缩技术，在视频清晰度和容量上达到一个平衡。

数据加密算法：记录仪记录的数据在常规情况下可能不会被使用，可一旦发生引航事故，资料的重要性就非常高，为避免资料被人工恶意修改，需要对数据进行加密处理，使得只有经过授权才能查询内部数据，本发明采用国际通用的AES128加密算法。

电源优化算法：由于使用了锂电池，电池的续航时间直接影响到记录仪的使用期限，而Linux系统本身并非为移动设备开发，在电量消耗上没有优化处理，优化算法能够最大程度降低设备耗电，休眠不使用的部件，周期性唤醒等机制来节约电量。设备平常可处于待机状态，一旦AIS链路接收到数据可激活设备工作，并自动检测是否有摄像头、CF等外围设备。系统使用业务驱动方式的电源优化算法，即在AIS数据没有时，只开启看门狗和串口电路，当串口接收到AIS数据后，再逐步开启摄像头和音频采集模块、CF卡驱动的电源系统，而当AIS数据消失后，立即关闭摄像头、音频采集模块、CF卡驱动电源，保证系统正常工作和低电量消耗。如果系统电量低，而记录仪仍要工作，则会自动关闭视频电源，有限记录语音和AIS数据。

AIS数据协议解析：船舶自带的AIS设备会打印多种船舶位置信息，有些数据没有利用价值，解析算法需要从中提取有用数据，并配合标准的波特率将有用数据载入记录仪内部。本发明使用GPS数据码解析AIS有效数据，AIS数据中包含大量信息，而对本系统有用的信息通常跟在GPS数据域后，系统使用查询方式，不断查询是否有GPS数据，如果有则将之后的一段数据进行缓存，并提取内部船舶信息，如果没有则继续等待下一个GPS数据。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种移动式引航记录仪，包括壳体（1）、显示屏（3）、固定于壳体上的高清摄像头（4），其特征在于，壳体内包括有MCU模块、图像传感器、音频采集模块、存储器、实时时钟模块、看门狗电路、电池模块、电池电量检测模块，所述MCU模块与壳体内其他部件分别连接，所述壳体表面连接有AIS标准接口（5）。

2.根据权利要求1所述的移动式引航记录仪，其特征在于，所述壳体底部连接有可吸附式底座（2）。

3.根据权利要求1或2所述的移动式引航记录仪，其特征在于，所述存储器为CF卡，所述壳体表面连接有CF卡插口（6）。

4.根据权利要求3所述的移动式引航记录仪，其特征在于，所述图像传感器为CMOS图像传感器。

5.根据权利要求4所述的移动式引航记录仪，其特征在于，所述壳体表面连接有充电器插口（7）、视频接口（8）、麦克风插口（9）。