專利名稱：一種移動式引航記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于船舶引航設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種移動式引航記錄儀。
背景技術(shù)：
目前，隨著物流行業(yè)的高速發(fā)展，港口集裝箱業(yè)務(wù)增長迅猛，貨運(yùn)碼頭的船舶進(jìn)出港數(shù)量也在逐年增加。為保障港口和船舶的安全，在一定水域?qū)ν饧皩?shí)施強(qiáng)制引航，夕卜籍船舶不得自行進(jìn)出港或在港內(nèi)航行、移泊。當(dāng)船舶在港區(qū)、內(nèi)河、沿岸航行時(shí)，為了避免發(fā) 生擱淺、觸礁、碰撞等事故，船長一般都會申請引航。此時(shí)，引航員上船操縱船舶并指揮拖輪將船舶安全地靠入泊位或駛離泊位。在引航過程中，存在著諸多不可控因素，如大霧、暗流、大風(fēng)、大浪等自然因素，也有船舶操作人員人工操作錯誤、離靠岸時(shí)引航員指揮的拖輪指令執(zhí)行錯誤、船舶設(shè)備故障等非自然因素，往往隱藏著高風(fēng)險(xiǎn)，引航事故時(shí)有發(fā)生，如被引航船只與碼頭相撞，導(dǎo)致碼頭泊位損毀不能?？科渌?，不僅造成財(cái)產(chǎn)損失，還可能帶來人員傷亡。當(dāng)發(fā)生引航事故時(shí)，由于牽扯面比較多，往往給事故鑒定帶來很大的難度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠?qū)崟r(shí)記錄船舶情況、為引航事故提供事故分析數(shù)據(jù)的移動式引航記錄儀。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為一種移動式引航記錄儀殼體、顯示屏、固定于殼體上的高清攝像頭，殼體內(nèi)包括有MCU模塊、圖像傳感器、音頻采集模塊、存儲器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、看門狗電路、電池模塊、電池電量檢測模塊，所述MCU模塊與殼體內(nèi)其他部件分別連接，所述殼體表面連接有AIS標(biāo)準(zhǔn)接口。所述殼體底部連接有可吸附式底座。所述存儲器為CF卡，所述殼體表面連接有CF卡插口。所述圖像傳感器為CMOS圖像傳感器。所述殼體表面連接有充電器插口、視頻接口、麥克風(fēng)插口。本實(shí)用新型的積極效果如下本實(shí)用新型部署于被引航船只上，可由引航員登船時(shí)攜帶，通過高清攝像頭和音頻采集模塊分別采集引航員引航過程中的視頻、音頻，從而采集記錄引航員的多種引航數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)獲取船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)同步合成，并保存到存儲裝置內(nèi)，為今后調(diào)閱引航記錄提供方便。在完成引航任務(wù)時(shí)又比較方便地回收此設(shè)備。當(dāng)出現(xiàn)引航事故時(shí)，可以使用本實(shí)用新型記錄的數(shù)據(jù)還原事故過程，進(jìn)而分析事故原因、劃定事故責(zé)任。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型模塊方框圖；圖3為本實(shí)用新型AIS接口電路原理圖；[0013]圖4為本實(shí)用新型實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路原理圖；圖5為本實(shí)用新型看門狗電路原理圖；圖6為本實(shí)用新型工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。如圖I所示，本實(shí)用新型包括殼體I、顯示屏3、固定于殼體上的高清攝像頭4，殼體底部連接有可吸附式底座2，殼體表面連接有AIS標(biāo)準(zhǔn)接口 5、CF卡插口 6、充電器插口 7、視頻接口 8、麥克風(fēng)插口 9。 如圖2所示，殼體內(nèi)包括有MCU模塊、圖像傳感器、音頻采集模塊、存儲器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、看門狗電路、電池模塊、電池電量檢測模塊，所述MCU模塊與殼體內(nèi)其他部件分別連接，所述存儲器為CF卡，所述圖像傳感器為CMOS圖像傳感器。本實(shí)用新型殼體采用高強(qiáng)度三防外殼，可以避免引航員在使用過程中發(fā)生的跌落、水濺等情況，通常船體內(nèi)地面全部為金屬材料，本殼體具有較好的三防能力，IP等級大于66。由于本實(shí)用新型記錄儀臨時(shí)安裝在船體上，船體在行進(jìn)過程不可能一直保持水平狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)一定傾斜角時(shí)必須保證記錄儀沒有位移，本實(shí)用新型可吸附式底座采用三點(diǎn)式磁鐵底座，方便固定，能夠承受自身3倍以上的拉力。本實(shí)用新型高清攝像頭的分辨率為720p，甚至達(dá)到1080p，能夠?yàn)楝F(xiàn)場視頻采集提供盡可能清晰的影像。使用過程中可以配合廣角鏡，實(shí)現(xiàn)在不大的船艙內(nèi)獲得更大的可視范圍，還可以配合高感光元件，即便在艙內(nèi)光線不足的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)較好的拍攝效
果O本實(shí)用新型CMOS圖像傳感器用于采集攝像頭輸出的視頻流信號，進(jìn)行成像處理，將模擬的視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行存儲。CMOS圖像傳感器與傳統(tǒng)CCD成像傳感器相比具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。本實(shí)用新型音頻采集模塊用于記錄引航過程中的通話，包括引航員下達(dá)的調(diào)度口令，船員或拖輪對調(diào)度口令的重復(fù)，可在出現(xiàn)異常時(shí)比較下發(fā)口令和回復(fù)口令是否一致。由于船舶在進(jìn)行經(jīng)過中駕駛臺內(nèi)會有一定的發(fā)動機(jī)噪音，采集模塊需要對固定頻率的聲音進(jìn)行弱化處理，以保證采集音頻的錄入。本實(shí)用新型殼體表面連接有AIS標(biāo)準(zhǔn)接口，用于連接船舶自帶的AIS機(jī)，由于各類船舶安裝的AIS設(shè)備不完全相同，在線序上會出現(xiàn)反向，如圖3所示，本實(shí)用新型AIS接口電路能夠適應(yīng)多種線序方式，不必為不同船舶再調(diào)整。本實(shí)用新型CF卡存儲器具有體積輕便、容量大的優(yōu)點(diǎn)，殼體表面連接有一個可插拔式CF卡插口，方便隨時(shí)更換CF卡，并且具備防脫落裝置，保證船體震動情況下CF卡始終接觸有效。如圖4所示為本實(shí)用新型實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的電路原理圖，實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊能夠?yàn)橛涗泝x系統(tǒng)提供精確到秒級的時(shí)鐘，并通過合成技術(shù)，將時(shí)鐘、視頻、音頻、AIS數(shù)據(jù)文件合成，使任何一項(xiàng)的動作和語音都有相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)信息和船舶位置信息。本實(shí)用新型MCU模塊是記錄儀的核心處理單元，提供記錄儀的整體管理，協(xié)調(diào)各單元部分工作，擁有較大的RAM和FLASH空間，使用ARM Cortex架構(gòu)內(nèi)核，擁有多路串行和并行總線，方便各種外設(shè)接入。I. 8v低電壓內(nèi)核工作，最大程度降低電源消耗，采用BGA封裝為記錄儀體積的最小化提供可能。如圖5所示為本實(shí)用新型看門狗電路原理圖，由于記錄儀臨時(shí)安裝在船體內(nèi)，安裝點(diǎn)的電磁環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，通過看門狗電路系統(tǒng)可定時(shí)進(jìn)行自我檢查，如果發(fā)生干擾可自動重啟回復(fù)運(yùn)行，保證系統(tǒng)不死機(jī)。本實(shí)用新型電池模塊采用高容量鋰電池，可以滿足一次引航過程中需要記錄的數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，由于記錄儀移動使用，鋰電池的選擇同時(shí)要考慮重量，如果太重則會給引航員攜帶帶來負(fù)擔(dān)。本實(shí)用新型電池電量檢測模塊對鋰電池組進(jìn)行電量檢測，當(dāng)發(fā)生電量不足時(shí)進(jìn)行報(bào)警，并且在開始報(bào)警后仍能工作5小時(shí)以上，同時(shí)在顯示屏上進(jìn)行聲光提示，提醒維護(hù)人員及時(shí)充電。如圖6所示，為本實(shí)用新型的工作流程圖，記錄儀上電后，初始化各模塊硬件及看門狗，通過AIS標(biāo)準(zhǔn)接口與船舶自帶的AIS機(jī)連接，插上CF卡存儲器，記錄儀自動進(jìn)行異常檢測，當(dāng)有異常時(shí)，會發(fā)出異常警報(bào)。若沒有異常則記錄儀進(jìn)入休眠并檢測是否有標(biāo)準(zhǔn)AIS信號源，若沒有AIS信號，記錄儀繼續(xù)處于休眠狀態(tài)；若有AIS信號，開啟攝像頭、音頻采集模塊和CF卡電路，開始記錄駕駛艙內(nèi)的人說話和動作，當(dāng)引航結(jié)束，引航員從船載AIS接口上移除記錄儀后，記錄儀開始進(jìn)入休眠狀態(tài)，關(guān)閉攝像頭、音頻采集模塊和CF卡電路，結(jié)束記錄。本實(shí)用新型記錄儀的軟件包括嵌入式Linux操作系統(tǒng)、嵌入式文件系統(tǒng)、多種視頻壓縮算法、數(shù)據(jù)加密算法、電源優(yōu)化算法、AIS數(shù)據(jù)協(xié)議解析。嵌入式Linux操作系統(tǒng)由于記錄儀的功能復(fù)雜，使用配置比較豐富的嵌入式操作系統(tǒng)，并進(jìn)行適量的裁剪，提取設(shè)備適合的內(nèi)核系統(tǒng)。嵌入式文件系統(tǒng)管理運(yùn)行期間產(chǎn)生的視頻文件、音頻文件及其他數(shù)據(jù)文件的存儲和查詢。根據(jù)CF大小計(jì)算動態(tài)計(jì)算文件保存時(shí)間，即擁有最大的回退天數(shù)，但也不影響最新數(shù)據(jù)的保存，自動刪除最早時(shí)間點(diǎn)上的數(shù)據(jù)。多種視頻壓縮算法通過攝像頭和CMOS圖像傳感器采集來的視頻原始文件容量巨大，如果直接存儲，對CF卡的容量要求很高，造成成本浪費(fèi)，采用H. 264編碼及常規(guī)MPEG編碼等多種視頻壓縮技術(shù)，在視頻清晰度和容量上達(dá)到一個平衡。數(shù)據(jù)加密算法記錄儀記錄的數(shù)據(jù)在常規(guī)情況下可能不會被使用，可一旦發(fā)生引航事故，資料的重要性就非常高，為避免資料被人工惡意修改，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，使得只有經(jīng)過授權(quán)才能查詢內(nèi)部數(shù)據(jù)，本實(shí)用新型采用國際通用的AES128加密算法。電源優(yōu)化算法由于使用了鋰電池，電池的續(xù)航時(shí)間直接影響到記錄儀的使用期限，而Linux系統(tǒng)本身并非為移動設(shè)備開發(fā)，在電量消耗上沒有優(yōu)化處理，優(yōu)化算法能夠最大程度降低設(shè)備耗電，休眠不使用的部件，周期性喚醒等機(jī)制來節(jié)約電量。設(shè)備平常可處于待機(jī)狀態(tài)，一旦AIS鏈路接收到數(shù)據(jù)可激活設(shè)備工作，并自動檢測是否有攝像頭、CF等外圍設(shè)備。系統(tǒng)使用業(yè)務(wù)驅(qū)動方式的電源優(yōu)化算法，即在AIS數(shù)據(jù)沒有時(shí)，只開啟看門狗和串口電路，當(dāng)串口接收到AIS數(shù)據(jù)后，再逐步開啟攝像頭和音頻采集模塊、CF卡驅(qū)動的電源系統(tǒng)，而當(dāng)AIS數(shù)據(jù)消失后，立即關(guān)閉攝像頭、音頻采集模塊、CF卡驅(qū)動電源，保證系統(tǒng)正常工作和低電量消耗。如果系統(tǒng)電量低，而記錄儀仍要工作，則會自動關(guān)閉視頻電源，有限記錄語音和AIS數(shù)據(jù)。AIS數(shù)據(jù)協(xié)議解析船舶自帶的AIS設(shè)備會打印多種船舶位置信息，有些數(shù)據(jù)沒有利用價(jià)值，解析算法需要從中提取有用數(shù)據(jù)，并配合標(biāo)準(zhǔn)的波特率將有用數(shù)據(jù)載入記錄儀內(nèi)部。本實(shí)用新型使用GPS數(shù)據(jù)碼解析AIS有效數(shù)據(jù)，AIS數(shù)據(jù)中包含大量信息，而對本系統(tǒng)有用的信息通常跟在GPS數(shù)據(jù)域后，系統(tǒng)使用查詢方式，不斷查詢是否有GPS數(shù)據(jù)，如果有則將之后的一段數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，并提取內(nèi)部船舶信息，如果沒有則繼續(xù)等待下一個GPS數(shù)據(jù)。綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種移動式引航記錄儀，包括殼體(I)、顯示屏(3)、固定于殼體上的高清攝像頭(4 )，其特征在于，殼體內(nèi)包括有MCU模塊、圖像傳感器、音頻采集模塊、存儲器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、看門狗電路、電池模塊、電池電量檢測模塊，所述MCU模塊與殼體內(nèi)其他部件分別連接，所述殼體表面連接有AIS標(biāo)準(zhǔn)接口(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動式引航記錄儀，其特征在于，所述殼體底部連接有可吸附式底座(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的移動式引航記錄儀，其特征在于，所述存儲器為CF卡，所 述殼體表面連接有CF卡插口( 6 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的移動式引航記錄儀，其特征在于，所述圖像傳感器為CMOS圖像傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的移動式引航記錄儀，其特征在于，所述殼體表面連接有充電器插口(7)、視頻接口(8)、麥克風(fēng)插口(9)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種移動式引航記錄儀，它包括殼體、顯示屏、固定于殼體上的高清攝像頭，殼體內(nèi)包括有MCU模塊、圖像傳感器、音頻采集模塊、存儲器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、看門狗電路、電池模塊、電池電量檢測模塊，所述MCU模塊與殼體內(nèi)其他部件分別連接，所述殼體表面連接有AIS標(biāo)準(zhǔn)接口。本實(shí)用新型通過高清攝像頭和音頻采集模塊分別采集引航員引航過程中的視頻、音頻，從而采集記錄引航員的多種引航數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)獲取船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)同步合成，并保存到存儲裝置內(nèi)，為今后調(diào)閱引航記錄提供方便。在完成引航任務(wù)時(shí)又比較方便地回收此設(shè)備。
文檔編號B63B49/00GK202379062SQ20112049399
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者劉峰, 周偉璐, 李旭, 楊亮 申請人:寧波通億物聯(lián)技術(shù)有限公司