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基于FPGA的船舶航行记录仪语音压缩系统的设计与实现
| 论文题名： | 基于FPGA的船舶航行记录仪语音压缩系统的设计与实现 |
| 关键词： | 船载航行;数据记录仪;语音压缩系统;现场可编程门阵列 |
| 摘要： | 随着世界经济的不断发展，世界各地之间的贸易往来也随之越来越多，航运事业快速蓬勃发展，航运事故时有发生。在航运事故中，为了能够更好的对事故进行定性以及分析事故原因，对船舶在航行时的数据信息加以记录变得愈发重要。船载航行数据记录仪能够记录船舶在航行时的各种重要信息，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、主报警等。由于船载航行数据记录仪时常受内存大小的限制，如何对各种数据信息进行安全、有效的存储，具有重要的研究价值和实用价值。本文针对船舶航行中的语音信号进行压缩存储处理，主要工作分为: 本文使用DIGILENT公司生产的NEXYS4作为主开发板，板上集成了Xilinx公司的Artix-7TM系列的XC7A100T-1 CSG324C芯片，并选用MAX9812作为语音信号采集放大模块，MAX9860作为模数转换模块，CH372作为USB传输模块，实现了双路语音信号的采集、模数转换、压缩编码，传输存储以及回放的功能。 本文对目前常见的一些船载航行数据记录仪进行研究，主要分析了它们的系统架构，以及所使用的语音压缩编码算法，以及其优势和劣势所在。根据国际电工技术委员会（International Eletro-technical Commission，IEC）61996文件《船载航行数据记录仪性能要求、校验方式及合格的检验结果》的要求，最终确定了本文的总体设计。本文利用FPGA芯片并行的对语音信号进行压缩编码，多路数据分别缓存，通过USB口进行传输存储。 语音信号的采集通过MAX9812来完成，模数转换通过MAX9860来完成，将模拟信号通过44.1khz的采样频率转变为16位的PCM信号，通过I2S总线传输。信号的压缩编码采取MPEG1 layerⅡ编码算法，生成比特率为128kbs的MP2标准码流进行传输。 数据的传输由CH372模块实现，该模块集成了USB通信协议，通过FPGA模拟其时序，使用其内置固件模式进行数据传输。多路数据分别打包缓存，在上位机进行区分存储。 实验结果表明，本文实现了系统各项功能，并能够实时、稳定的工作。 |
| 作者： | 李扬 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 沈小艳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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