为了加强对船舶的安全监督管理,保障船员在海上的人身和财产安全,根据国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)A.861(20)号决议及我国交通部海事局的有关规定,国际航行及沿海航行船舶都必须安装船舶航行数据记录仪(Voyage Data Recoder,VDR)。VDR是一种实时记录和存储船舶航行过程中船舶系统重要数据以及周围海洋环境相关信息的智能化记录仪器。根据IMO相关标准要求,驾驶舱等关键舱室的声音以及船舶通信的甚高频(Very High Frequency,VHF)通讯语音信号是VDR必须记录的数据。当船舶发生事故后,VDR中的音频数据是调查分析事故发生原因以及过程的重要依据。这些音频数据占用大量的存储空间,因此选用合适的平台和算法对这些音频数据进行压缩,使VDR在有限的空间内存储更多的数据,具有重要意义。本文对VDR多路语音压缩的现状及问题进行分析,结合IMO以及IEC61996文件的相关标准要求,确定了以ARM+FPGA的异构多核片上系统Zynq作为VDR语音压缩系统的核心处理器,以MP3算法作为本系统的压缩算法,并通过软硬件协同设计的方法完成了 VDR音频压缩系统的总体设计。本文在Zynq的ARM处理器系统(Processing System,PS)中以软件实现音频采集及以太网设备的控制,而将涉及大量并行计算的多路语音压缩在Zynq的可编程逻辑(Progarmmable Logic,PL)中以硬件实现,充分发挥FPGA的并行计算能力强、运算稳定可靠的优势。由于MP3算法运算复杂,该算法的功能实现需要大量的硬件资源。本文根据MP3算法的原理,结合VDR对语音信号回放质量的要求,对该压缩算法进行了优化,在保证语音回放质量的同时,节省了算法功能实现所需要的硬件资源。然后根据优化后的MP3算法的原理,在Vivado集成开发环境下,结合FPGA并行计算、流水线等技术手段,完成了该压缩编码算法的FPGA硬件结构设计与仿真。针对VDR多路音频数据传输问题,本文设计了异构核之间音频数据传输的方案,实现了 8路音频数据从PL到PS的高速传输,设计并完成了 PS端音频数据以太网传输程序以及存储端接收软件,实现了 VDR音频数据的接收与存储。最后在Zedboard开发板上搭建了音频采集、压缩、传输和存储的软硬件系统,对本文所设计的系统进行验证与测试。测试结果表明,本文设计的系统符合IMO相关标准要求。