应用于航行数据记录仪的音频采集卡的音频压缩方法，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。本发明专利技术的方法包括：一、立体声音频编解码器采集舱室音频信号和ＶＨＦ通信音频信号，并传输给ＤＳＰ；二、ＤＳＰ采用ＳＢ－ＡＤＰＣＭ编码算法对采集的舱室音频信号进行量化和压缩，采用ＰＣＭ编码算法Ａ律１３折线法对采集的ＶＨＦ通信音频信号进行量化和压缩；三、ＤＳＰ把压缩后的舱室音频信号和ＶＨＦ通信音频信号存储在外部存储器中，通过ＣＰＬＤ选择电路选通以太网接口电路，将压缩后的舱室音频信号和ＶＨＦ通信音频信号传输给ＶＤＲ主机。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，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，集采集、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查找事故的原因。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意义。 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。现在的基于非压缩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缩，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缩的数据。通常几百兆的空间只能存储一个小时左右的数据。 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，提供了一种。 本专利技术所述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舱室音频信号和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， 包括以下步骤 步骤一、立体声音频编解码器采集舱室音频信号和VHF通信音频信号，并传输给DSP， 步骤二、DSP采用SB-ADPCM编码算法对采集的舱室音频信号进行量化和压缩，采用PCM编码算法A律13折线法对采集的VHF通信音频信号进行量化和压缩， 步骤三、DSP把压缩后的舱室音频信号和VHF通信音频信号存储在外部存储器中。 本专利技术的优点本专利技术所述音频采集卡压缩后的音频品质高，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是本专利技术方法的流程图，图2是A律PCM对数逼近图(正半轴)，图3是SB-ADPCM编码流程图，图4是SB-ADPCM编码器原理框图，图5是QMF的幅频特性，图6是QMF计算框图，图7是低子带ADPCM编码器框图，图8是高子带ADPCM编码器框图，图9是音频采集卡的结构示意图及其与VDR主机的连接图，图10是多通道音频远程采集系统的结构示意图，图11是CPLD选择电路在系统中与其他部件的连接框图，图12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至图12说明本实施方式，本实施方式所述音频采集卡包括立体声音频编解码器1、DSP2、CPLD选择电路3、外部存储器4和以太网接口电路5，立体声音频编解码器1用于采集舱室音频信号和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，CPLD选择电路3的数据远程交互输入输出端与以太网接口电路5的第一输入输出端相连， 本实施方式包括以下步骤 步骤一、立体声音频编解码器1采集舱室音频信号和VHF通信音频信号，并传输给DSP2， 步骤二、DSP2采用SB-ADPCM编码算法对采集的舱室音频信号进行量化和压缩，采用PCM编码算法A律13折线法对采集的VHF通信音频信号进行量化和压缩， 采用SB-ADPCM编码算法对采集的舱室音频信号进行量化和压缩的过程为 步骤1、舱室音频信号经发送正交镜像滤波器滤波，并按2∶1比例抽取后输出低子带信号xL(n)和高子带信号xH(n)， 步骤2、低子带信号xL(n)经低子带ADPCM编码器编码后输出低子带输出码cL(n)，高子带信号xH(n)经高子带ADPCM编码器编码后输出高子带输出码cH(n)， 步骤3、多路复合器将低子带输出码cL(n)和高子带输出码cH(n)合成输出，获得量化和压缩后的舱室音频信号c(n)，所述量化和压缩后的舱室音频信号c(n)字节格式为 cH1、cH2、cL1、cL2、cL3、cL4、cL5、cL6。 采用PCM编码算法A律13折线法对采集的VHF通信音频信号进行量化和压缩的过程为 对采集的VHF通信音频信号进行归一化处理，对的VHF通信音频信号，按公式(1)进行线性运算，获得VHF通信音频输出量；对的VHF通信音频信号，按公式(2)进行对数线性化运算，获得VHF通信音频输出量，将线性运算获得的VHF通信音频输出量和对数线性化运算获得的VHF通信音频输出量整合成8位码，实现对VHF通信音频信号的量化和压缩。 步骤三、DSP2把压缩后的舱室音频信号和VHF通信音频信号存储在外部存储器4中， 步骤四、通过CPLD选择电路3选通以太网接口电路5，将压缩后的舱室音频信号和VHF通信音频信号传输给VDR主机8。 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音频信号为150Hz～6000Hz，VHF通信音频信号为150Hz～3400Hz。根据Nyquist采样定理，采样频率fs必须大于或等于采样对象频率fc的2倍 fs≥2fc 由上式可得采样舱室音频信号fs1和VHF通信音频信号fs2两个频段的采样频率范围分别为 fs1≥2×3400＝6800Hz fs2≥2×6000＝12000Hz 所以，为实现较高的音质，音频量化的采样率应高于12kHz，立体声本文档来自技高网...
【技术保护点】
应用于航行数据记录仪的音频采集卡的音频压缩方法，所述音频采集卡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）用于采集舱室音频信号和ＶＨＦ通信音频信号，立体声音频编解码器（１）的Ｉ↑［２］Ｃ串行接口与ＤＳＰ（２）的Ｉ↑［２］Ｃ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， 其特征在于，应用于 航行数据记录仪的音频采集卡的音频压缩方法包括以下步骤： 步骤一、立体声音频编解码器（１）采集舱室音频信号和ＶＨＦ通信音频信号，并传输给ＤＳＰ（２）， 步骤二、ＤＳＰ（２）采用ＳＢ－ＡＤＰＣＭ编码算法对采集的舱室音频信号进行量化和 压缩，采用ＰＣＭ编码算法Ａ律１３折线法对采集的ＶＨＦ通信音频信号进行量化和压缩， 步骤三、ＤＳＰ（２）把压缩后的舱室音频信号和ＶＨＦ通信音频信号存储在外部存储器（４）中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑志，王臣业，李玉兵，
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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