船载航行数据记录仪时间校准机制研究

王 剑，高连才●

（1.海军驻天津707所军事代表室，天津 300311；2.北京海兰信数据科技股份有限公司，北京 100095）

船载航行数据记录仪时间校准机制研究

王 剑1，高连才2●

（1.海军驻天津707所军事代表室，天津 300311；2.北京海兰信数据科技股份有限公司，北京 100095）

对船载航行数据记录仪的时间校准方式进行了阐述，提出了防止校时产生文件顺序混乱的方法。

船载航行数据记录仪；时间较准

0 引言

船载航行数记录仪（Voyage Data Recorder，以下简称VDR），俗称“船用黑匣子”，是一种实时记录船舶航行信息的设备，通常采用为数据记录打时间戳等方式准确记录各个事件和操作发生的时刻和先后顺序，从而成为海难事故责任判定的关键依据。VDR通过向船上时基对准的方式保证时间的正确性，研究其校时机制具有重要的意义。

1 时基的选择

时基指船上作为时间基准的授时设备。VDR的时基应该具有以下特点：

1）时间精度为全船最高，能够满足事故判定的需要；

2）为各国海事组织所认可。

GPS/DGPS接收机符合上述的条件，成为被普遍接受的，理想的时间基准设备。

2 校时方式的选择

VDR普遍采用自带系统时钟，自行守时运行的方式。不可避免的存在时钟电池失效导致开机系统时间错误和守时精度低，长时间运行后系统时间偏离正确时间两个共性的问题。因此，有必要采用正确的校时方式控制 VDR系统时间与正确时间的偏差在许可的范围内。VDR采用以下两种校时方式。

2.1 开机无条件校时

开机校时仅在VDR开机时进行一次。VDR开机后，持续侦听时间基准设备发送的日期时间数据报文，并解析其中的状态信息。VDR在收到连续的n条（一般n=3）状态为“有效”的日期时间数据报文，且三条报文所示的时间值之间的偏差不超过许可值（一般为 5秒）时，VDR立即将自身时间更新为最后一条日期时间报文所示的时间，这个过程称为VDR开机无条件校时，用以消除VDR时钟电池失效导致的时间错乱。

2.2 运行过程中校时

VDR运行过程中校时的方式有两种：1）早期，由于VDR自身守时的能力较低，运行过程中校时采用定频校时方式，每隔1分钟、30分钟或者60分钟，VDR把自身时间更新为时间基准设备的正确时间。2）随着技术不断发展，VDR设备的守时精度达到了31.5秒/年～0.03秒/年。运行过程中校时逐步演变为超差校时方式。即规定 VDR系统时间与正确时间的偏差达到阀值时，才把VDR的自身时间更新为时间源设备的正确时间。

另外，人们逐步要求VDR设备实时监视时间基准设备发送的日期时间数据报文，当前后报文存在日期时间突变（一般指前后报文的时间相差超过30秒）的情况时，禁止VDR向时基校时。

3 校时产生的文件错序处理

VDR普遍采用给文件打时间戳的方式来表征其产生的先后顺序，比如201306070809.dat表示该文件记录的是2013年6月7日8点9分接收的数据。当校时动作发生时，如果正确的时间早于2013年6月7日8点9分，则将来势必会再产生一个201306070809.dat文件，导致文件顺序混乱甚至覆盖掉前面产生的文件。随着VDR技术的发展，逐步形成了三种文件结构来避免校时产生文件错序。

1）新增文件夹方式

VDR每次开机或校时都在存储目录中新增一个文件夹，文件夹以数字命名，数字值逐步递增，当前生成的文件都存放在最新的文件夹中。可知，对于不同的文件夹，老文件夹中的数据早于新文件夹；对于同一文件夹，可根据文件名区分先后。例如，当前的文件夹名为666，内有文件201306070809.dat。发生校时动作时VDR创建了文件夹667，时间校准到了2013年6月7日8时9分之前，虽然将来667文件夹下还会再生成 201306070809.dat文件。但人们很容易知道666下的文件产生在667下的同名文件之前，解决了校时产生文件错序的问题。

2）新增文件名前缀方式

VDR每次开机或校时都在软件中更新一个数字变量，VDR在生成文件时，该变量作为文件名的前缀。例如VDR生成了666_201306070809.dat文件，其中666表示开机和校时发生的次数。当下一次校时发生时VDR软件中的这个变量自增为667。如果时间校准到了2013年6月7日8时9分之前，则将来会生成667_201306070809.dat文件。人们很容易知道666_201306070809.dat文件中的数据发生在667_201306070809.dat之前，解决了校时产生文件错序的问题。

3）并行记录时基报文方式

VDR每次开机或校时都在软件中更新一个数字变量，VDR在生成数据文件时，同时生成时基发送来的日期时间数据报文文件，两个文件均以此变量命名仅后缀不同。例如1000001.dat和1000001.time，其中1000001.dat为VDR记录的数据，1000001.time为VDR记录的时基发来的日期时间数据报文。每生成一次文件软件中的这个变量自增一次。人们很容易知道 1000001.dat数据发生在1000002.dat数据之前，而且能够通过后缀为.time的文件查看数据发生的正确时间。这种方式同样避免了校时产生文件错序的问题。

4 结束语

随着VDR技术的不断发展，其时间校准的方式将逐步成熟，也将更加符合事故判定的要求。

[1]闫保中,王仲飞,臧义华,等.基于嵌入式系统的VDR软件设计[J]. 船舶工程，2007(2): 50-53.

[2]船载航行数据记录仪用户手册[K].北京:北京海兰信数据科技股份有限公司, 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]刘铭.船舶船载航行数据记录仪（VDR）技术研究[D].上海:上海海运学院, 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

王剑（1979-），工程师。研究方向：船舶导航电子。