船載航行數據記錄儀時間校準機制研究

王 劍，高連才●

（1.海軍駐天津707所軍事代表室，天津 300311；2.北京海蘭信數據科技股份有限公司，北京 100095）

船載航行數據記錄儀時間校準機制研究

王 劍1，高連才2●

（1.海軍駐天津707所軍事代表室，天津 300311；2.北京海蘭信數據科技股份有限公司，北京 100095）

對船載航行數據記錄儀的時間校準方式進行了闡述，提出了防止校時產生文件順序混亂的方法。

船載航行數據記錄儀；時間較準

0 引言

船載航行數記錄儀（Voyage Data Recorder，以下簡稱VDR），俗稱“船用黑匣子”，是一種實時記錄船舶航行信息的設備，通常采用為數據記錄打時間戳等方式準確記錄各個事件和操作發生的時刻和先后順序，從而成為海難事故責任判定的關鍵依據。VDR通過向船上時基對準的方式保證時間的正確性，研究其校時機制具有重要的意義。

1 時基的選擇

時基指船上作為時間基準的授時設備。VDR的時基應該具有以下特點：

1）時間精度為全船最高，能夠滿足事故判定的需要；

2）為各國海事組織所認可。

GPS/DGPS接收機符合上述的條件，成為被普遍接受的，理想的時間基準設備。

2 校時方式的選擇

VDR普遍采用自帶系統時鐘，自行守時運行的方式。不可避免的存在時鐘電池失效導致開機系統時間錯誤和守時精度低，長時間運行后系統時間偏離正確時間兩個共性的問題。因此，有必要采用正確的校時方式控制 VDR系統時間與正確時間的偏差在許可的范圍內。VDR采用以下兩種校時方式。

2.1 開機無條件校時

開機校時僅在VDR開機時進行一次。VDR開機后，持續偵聽時間基準設備發送的日期時間數據報文，并解析其中的狀態信息。VDR在收到連續的n條（一般n=3）狀態為“有效”的日期時間數據報文，且三條報文所示的時間值之間的偏差不超過許可值（一般為 5秒）時，VDR立即將自身時間更新為最后一條日期時間報文所示的時間，這個過程稱為VDR開機無條件校時，用以消除VDR時鐘電池失效導致的時間錯亂。

2.2 運行過程中校時

VDR運行過程中校時的方式有兩種：1）早期，由于VDR自身守時的能力較低，運行過程中校時采用定頻校時方式，每隔1分鐘、30分鐘或者60分鐘，VDR把自身時間更新為時間基準設備的正確時間。2）隨著技術不斷發展，VDR設備的守時精度達到了31.5秒/年～0.03秒/年。運行過程中校時逐步演變為超差校時方式。即規定 VDR系統時間與正確時間的偏差達到閥值時，才把VDR的自身時間更新為時間源設備的正確時間。

另外，人們逐步要求VDR設備實時監視時間基準設備發送的日期時間數據報文，當前后報文存在日期時間突變（一般指前后報文的時間相差超過30秒）的情況時，禁止VDR向時基校時。

3 校時產生的文件錯序處理

VDR普遍采用給文件打時間戳的方式來表征其產生的先后順序，比如201306070809.dat表示該文件記錄的是2013年6月7日8點9分接收的數據。當校時動作發生時，如果正確的時間早于2013年6月7日8點9分，則將來勢必會再產生一個201306070809.dat文件，導致文件順序混亂甚至覆蓋掉前面產生的文件。隨著VDR技術的發展，逐步形成了三種文件結構來避免校時產生文件錯序。

1）新增文件夾方式

VDR每次開機或校時都在存儲目錄中新增一個文件夾，文件夾以數字命名，數字值逐步遞增，當前生成的文件都存放在最新的文件夾中。可知，對于不同的文件夾，老文件夾中的數據早于新文件夾；對于同一文件夾，可根據文件名區分先后。例如，當前的文件夾名為666，內有文件201306070809.dat。發生校時動作時VDR創建了文件夾667，時間校準到了2013年6月7日8時9分之前，雖然將來667文件夾下還會再生成 201306070809.dat文件。但人們很容易知道666下的文件產生在667下的同名文件之前，解決了校時產生文件錯序的問題。

2）新增文件名前綴方式

VDR每次開機或校時都在軟件中更新一個數字變量，VDR在生成文件時，該變量作為文件名的前綴。例如VDR生成了666_201306070809.dat文件，其中666表示開機和校時發生的次數。當下一次校時發生時VDR軟件中的這個變量自增為667。如果時間校準到了2013年6月7日8時9分之前，則將來會生成667_201306070809.dat文件。人們很容易知道666_201306070809.dat文件中的數據發生在667_201306070809.dat之前，解決了校時產生文件錯序的問題。

3）并行記錄時基報文方式

VDR每次開機或校時都在軟件中更新一個數字變量，VDR在生成數據文件時，同時生成時基發送來的日期時間數據報文文件，兩個文件均以此變量命名僅后綴不同。例如1000001.dat和1000001.time，其中1000001.dat為VDR記錄的數據，1000001.time為VDR記錄的時基發來的日期時間數據報文。每生成一次文件軟件中的這個變量自增一次。人們很容易知道 1000001.dat數據發生在1000002.dat數據之前，而且能夠通過后綴為.time的文件查看數據發生的正確時間。這種方式同樣避免了校時產生文件錯序的問題。

4 結束語

隨著VDR技術的不斷發展，其時間校準的方式將逐步成熟，也將更加符合事故判定的要求。

[1]閆保中,王仲飛,臧義華,等.基于嵌入式系統的VDR軟件設計[J]. 船舶工程，2007(2): 50-53.

[2]船載航行數據記錄儀用戶手冊[K].北京:北京海蘭信數據科技股份有限公司, 2012.

[3]IEC61996. Maritime navigation and radio communication equipment and systems Ship borne voyage data recorder (VDR)–Part 1: Voyage data recorder (VDR)–Performance requirements, methods o f testing and required test results[S], 2007.

[4]IEC61162-1. Maritime navigation and radio communication equipment and systems–Digital interfaces Part 1: Single talker and multiple listeners Reference number[S], 2007.

[5]劉銘.船舶船載航行數據記錄儀（VDR）技術研究[D].上海:上海海運學院, 2000.

Research on the Time Calibration Methods of Voyage Data Recorder

WANG Jian1, GAO Lian-cai2
(1. Naval Representative Office at Tianjin Navigation Instrument Research Institute, Tianjin 300311, China;2. Beijing Highlander Digital Technology Co., Ltd., Beijing 100095, China)

This paper describes the time calibration methods of voyage data recorder and proposes some approaches for preventing time calibration generating file order chaos.

voyage data recorder; time calibration

U665

A

王劍（1979-），工程師。研究方向：船舶導航電子。