航行数据记录仪的音频采集卡及多通道音频远程采集系统，属于船舶工程领域，本发明专利技术是为了解决现在的基于非压缩技术的数字音频采集系统数据难以实现远程采集及传输，不适合应用在ＶＤＲ系统中的问题。本发明专利技术所述音频采集卡的立体声音频编解码器用于采集混音板音频输出信号和ＶＨＦ通信音频信号，立体声音频编解码器的Ｉ↑［２］Ｃ串行接口与ＤＳＰ的Ｉ↑［２］Ｃ串行接口相连，通过ＣＰＬＤ选择电路来控制ＤＳＰ是与外部存储器通讯还是通过以太网接口电路与ＶＤＲ主机通讯。使用所述音频采集卡的多通道音频远程采集系统包括多个音频采集卡、ＶＤＲ主机和以太网，每个音频采集卡的以太网接口电路的第二输入输出端通过以太网与ＶＤＲ主机相连。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种航行数据记录仪的音频采集卡及多通道音频远程采集系 统，属于船舶工程领域。
技术介绍
船载航行数据记录仪(Voyage Data Recorder,简称VDR)是专门用于采集 和存储船舶航行过程中重要信息的智能化记录设备，集釆集、存储、监控等功 能于一体。当舰船发生事故时，可通过回放所记录的有关数据分析与査找事故 的原因。随着我国航海事业的不断发展，随着国际海事组织对VDR安装的强制 要求，VDR必将会有一个广大的市场，对VDR的研究也具有重要的意义。根据《IEC61996-2000海上导航和无线电通信设备和系统，船载航行数据记 录仪的性能要求、试验方法和要求的检验结果》中的有关规定，船载航行数据 记录仪应能顺序记录有关船舶设备的状态和输出信号、船舶的指挥命令和操作 控制等数据项目，包括日期和时间、船位船速、驾驶室声音、通信声音、雷 达数据、回声测深仪、操舵命令和响应以及风速风向等。并且要求对上述各项 数据的连续存储能力至少在12个小时以上。其中驾驶室声音和通信声音是黑匣 子需记录的主要数据之一，记录的声音内容主要包括当时舱室中操作人员的语 音信息，出现的报警声音和甚高频通信电话的声音信息。在日常的船舶航行监 控或船舶发生事故后，可通过回放记录的相关音频数据以复现船舶出现事故时 关键区域的声音状况，对事故原因的分析与对日常的船舶航行评估都有重要的作为VDR所需记录的数据中的重要一项，音频采集技术在近数十年中也取 得了巨大的进步。数字技术是随着现代电子技术及计算机技术的发展而发展起 来的，其在音频记录领域也得到了广泛的应用。它与模拟记录技术相比有巨大 的优势。数字化的音频信号进行传输和存储时，在可靠性、抗干扰能力、快速 变换、安全性等方面远胜于模拟的音频信号，并且数字系统灵活方便，价格低 廉。现在的基于非压縮技术的数字音频采集系统多是基于PC机与声卡组合的记录系统，具有高音质、易实现多声道音频采集与回放的优点，也属于无损记录的范畴。但由于未进行数据压縮，通常会有较大的数据量，如现在CD中存储 的声音数据便是未经压縮的数据。通常几百兆的空间只能存储一个小时左右的卞/f数据。在VDR的系统中，由于主机或数据存储保护体中的电子盘容量有限(一般 为2 8GB)，且需存储12个小时以上的数据，如果采用此种方法，则会有很大 的数据量需要传输和存储，给整个系统带来极大的压力，现有的音频采集系难 以实现远程采集和传输，不适合应用在VDR系统中。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现在的基于非压縮技术的数字音频采集系统数据难以 实现远程采集及传输，不适合应用在VDR系统中的问题，提供了一种航行数据 记录仪的音频采集卡及多通道音频远程采集系统。本专利技术的音频采集卡包括立体声音频编解码器、DSP、 CPLD选择电路和外 部存储器，立体声音频编解码器用于采集混音板音频输出信号和VHF通信音频 信号，立体声音频编解码器的I2C串行接口与DSP的I2C串行接口相连，DSP 的数据输入输出端与CPLD选择电路的控制选择输入输出端相连，CPLD选择 电路的存储输入输出端与外部存储器的输入输出端相连。使用所述音频采集卡的多通道音频远程采集系统包括多个音频采集卡、 VDR主机和以太网，每个音频采集卡的以太网接口电路的第二输入输出端通过 以太网与VDR主机相连。本专利技术的优点本专利技术所述音频采集卡压縮后的音频品质高，并轻松实现音频的远程采集及传输，结构简单，成本低。 附图说明图1是音频采集卡的结构示意图及其与VDR主机的连接图，图2是多通道 音频远程采集系统的结构示意图，图3是CPLD选择电路在系统中与其他部件 的连接框图，图4是DSP与音频A/D和D/A模块的连接框图。具体实施例方式具体实施方式一下面结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式 所述航行数据记录仪的音频采集卡包括立体声音频编解码器1、 DSP2、 CPLD选择电路3和外部存储器4，立体声音频编解码器1用于采集混音板音频输出信号和VHF通信音频信号，立体声音频编解码器1的I2C串行接口与DSP2的I2C串行接口相连，DSP2的数据输入输出端与CPLD选择电路3的控制选择输入输出端相连，CPLD选择电路3的存储输入输出端与外部存储器4的输入输出端相连。立体声音频编解码器1采用TI公司的TLV320AIC23音频CODEC芯片。根据IEC61996的有关规定，航行数据记录仪需要记录的音频信号频带为舱室声音，即混音板音频输出的声音信号为150Hz 6000Hz， VHF通信音频信号为150Hz 3500Hz。根据Nyquist采样定理，采样频率乂必须大于或等于采样对象频率/￡的2倍由上式可得采样混音板音频输出信号乂,和VHF通信音频信号乂2两个频段的采样频率范围分别为/sl 22x3400 = 6800Hz2x6000 = 12000 Hz所以，为实现较高的音质，音频量化的采样率应高于12kHz，立体声音频编解码器1的采样位数应在16位以上。在包含模拟信号的采集系统中，A/D与D/A的选取往往特别重要，选择满足系统性能的器件是系统成功的关键。在本设计中音频CODEC所实现的功能为对模拟的音频信号进行量化，以及将数字化的音频信号重建为模拟信号。TLV320AIC23是一款高性能音频CODEC芯片，所述TLV320AIC23以下简称AIC23，内置耳机输出放大器，支持MICIN和LINEIN两种输入方式，且输入和输出都具有可编程增益调节；AIC23芯片中集成的A/D转换器和D/A转换器均采用多位Sigma-Delta技术，数据采样的字长为16、 20、 24、 32bit可选，采样与重建的频率为8kHz 96kHz可配置;在采样率为96kHz的情况下A/D转换器信噪比达到90dB， D/A转换器达到100dB; AIC23的数字接口分为配置接口和数据交换接口两部分；配置接口有fC和SPI两种形式，主要作用为对AIC23进行配置；数据输出接口有I2S和DSP两种模式，可与DSP中的McBSP接口无缝对接。通过以太网可以传输相应的指令给DSP2，来配置AIC23的采样位数和采样率，根据具体情况的要求实现不同的音质。AIC23与DSP2的连接如图4所示。立体声音频编解码器1采集的模拟信号转换成数字信号后传递给DSP2。DSP2采用TI公司的TMS320VC5509芯片。通常DSP芯片的选择主要考虑以下因素器件主频、数据运算能力、适合于系统开发的外设、功耗、成本等方面。在本系统中DSP实现的功能为与音频CODEC的AIC23芯片接口，实现音频数字信号的量化；对量化后的数据进行滤波、压縮等方面的处理，并存储在外部存储器4中；控制网络接口等部件实现与VDR主机的数据交换。本实施方式中选用TI公司新近推出的专门用于音频领域的功能较强的定点DSP芯片TMS320VC5509。TMS320VC5509(以下简称VC5509)是VC55x系列中的一员，不但运算能力强、外设接口丰富，而且功耗小、成本低。VC5509是TMS320C541的升级版，是21世纪初TI公司的技术创新产品，其显著特点是每兆指令功耗极低，为0.25mw/MIP。由于VC55x是在TMS320VC54x系列的基础上本文档来自技高网...
【技术保护点】
航行数据记录仪的音频采集卡，其特征在于，它包括立体声音频编解码器（１）、ＤＳＰ（２）、ＣＰＬＤ选择电路（３）和外部存储器（４），立体声音频编解码器（１）用于采集混音板音频输出信号和ＶＨＦ通信音频信号，立体声音频编解码器（１）的Ｉ２Ｃ串行接口与ＤＳＰ（２）的Ｉ２Ｃ串行接口相连，ＤＳＰ（２）的数据输入输出端与ＣＰＬＤ选择电路（３）的控制选择输入输出端相连，ＣＰＬＤ选择电路（３）的存储输入输出端与外部存储器（４）的输入输出端相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓梅，郑志，王臣业，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学科技园发展有限公司，
类型：发明
国别省市：93[]
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