数字信号处理-绪论zxl.pptVIP

1 数字信号处理DigitalSignalProcessing DSP 詹湘琳 中国民航大学航空自动化学院 xlzhan 2 什么是DSP DigitalSignalProcessing DSP 一门新的学科DigitalSignalProcessor DSP 数字信号处理器 DSPs 3 信号数字信号信号处理任务优势应用课程介绍 内容提要 绪论 4 信号是反映 或载有 信息的各种物理量 是系统直接进行加工 变换的对象 信号的概念 自然和物理信号例如 语音 图象 地震信号 生理信号等人工产生的信号例如 雷达信号 通讯信号 医用超声信号 机械探伤信号等 信号是信息的表现形式 信息则是信号的具体内容 5 信号举例 正常心电图 electrocardiogram ECG 窦性心律心率 70次 分PR间期 0 16秒QT间期 0 33秒P aVR QRS时间 0 10秒ST T无异常偏移 6 信号举例 7 信号举例 8 信号举例 9 信号举例 10 信号描述方法 数学描述使用具体的数学表达式 把信号描述为一个或若干个自变量的函数或序列的形式 因此 常可将 信号 与 函数 和 序列 等同起来 11 信号描述方法 波形描述按照函数随自变量的变化关系 把信号的波形画出来 12 信号的分类 时间连续信号与时间离散信号模拟信号与数字信号确定信号与随机信号周期信号与非周期信号因果信号与非因果信号实值信号与复值信号能量信号与功率信号一维信号 二维信号 多维信号 13 信号的分类 时间连续信号与时间离散信号 信号的自变量是否在整个连续区间内都有定义 定义域连续 NO 时间离散信号 YES 时间连续信号 模拟信号与数字信号 通常被称为 序列 模拟信号的定义域和值域都有是连续的 数字信号在定义域和值域都是离散的 计算机特别适合于处理数字信号 14 信号的分类 确定信号与随机信号 要点 区分方法 给定的自变量的值 是否可以唯一确定信号的取值 任意给定一个自变量的值 如果可以唯一确定其信号的取值 则该信号是确定信号 否则 如果取值是不确定的随机值 则是随机信号 周期信号与非周期信号 要点 关系式是否成立 周期信号的周期 正值 最小T值 非周期信号可以视为是周期无穷大的周期信号 15 信号的分类 因果信号与非因果信号 如果信号在时间零点之前 取值为零 则称为因果信号 表示信号不能在过去存在 有值 也表示信号的产生是符合逻辑的 不是因果信号 就是非因果信号 在时间零点之前信号存在 若信号仅在过去 时间零点之前 有值 则称为反因果信号 实值信号与复值信号 如果信号的取值是实数 则称为实值信号 如果信号的取值是复数 则称为复值信号 复信号是为了研究方便而引入的 16 信号的分类 能量信号与功率信号 定义信号的能量为 离散时间信号 连续时间信号 定义信号的功率为 离散时间信号 连续时间信号 如果信号的能量是有限的 则称为能量信号 如果信号的功率是有限的 则称为功率信号 17 数字信号是在时间和幅度上都取离散值的信号 数字信号 股票指数 人口统计 18 温度测量 数字信号 19 连续信号的离散化 数字信号 20 A D变换器 通用或专用计算机 传感器放大器 D A变换器 模拟低通滤波器 模拟信号 数字信号 模拟信号 用数字方法处理模拟信号的过程 离散时间信号 连续时间信号 x t x nTs y nTs y t 21 信号处理及其目的 信号处理 对信号进行提取 变换 分析和综合等处理过程的统称 信号处理的目的 去伪存真 特征抽取 编码解码 去除信号中冗余的和次要的成分 包括不仅没有任何意义反而会带来干扰的噪音 把信号变成易于进行分析和识别的形式 把信号变成易于传输 交换与存储的形式 编码 或从编码信号中恢复出原始信号 解码 22 模拟信号处理 23 组成 心电放大器CPUA D存储显示信号处理功能 心电信号采集 显示 存储去噪波形检测 参数提取 病类识别 例 心电监护仪 数字信号处理系统举例 24 数字信号处理的步骤 模数转换ADC 数字信号处理DSP 数模转换DAC 自变量 时间 和幅值同时离散化 变换域分析 数字滤波 识别 合成 数字信号还原为模拟信号 保证信息不丢失的理论基础是 采样定理 25 信号处理的学科概貌 发展 在国际上一般把1965年由Cooley Turkey提出快速付里叶变换 FFT 的问世 作为数字信号处理这一学科的开端 而它的历史可以追溯到17世纪 18世纪 也即牛顿和高斯的时代 26 信号处理的学科概貌 理论基础 数字信号处理的基本工具 微积分 概率统计 随机过程 高等代数 数值分析 近代代数 复变函数 数字信号处理的理论基础 网络理论 信号与系统 离散线性变换 LSI 系统理论 离散付里叶变换 DFT 27 信号处理 成为一些学科的理论基础 在学科发展上 数字信号处理又和最优控制 通信理论 故障诊断等紧紧相连 成为人工智能 模式识别 神经网络 数字通信等新兴学科的理论基础 28 信号处理 研究内容 信号的采集 信号的数字化 采样 量化 信号的分析 信号描述与运算 各种变换 时 频域分析 系统分析 系统描述 单位抽样响应 系统函数 频率特性 快速算法 FFT 快速卷积 快速相关 滤波技术 滤波器的设计与实现 数字信号处理的实现 29 信号处理的实现 软件实现硬件实现单片机通用DSP专用DSP 30 数字信号处理的特点 优点 精度高灵活性强可以实现模拟系统很难达到的指标可以实现多维信号处理缺点 增加了系统的复杂性应用的频率范围受到限制系统功耗大 31 数字信号处理的发展特点 由简单运算走向复杂运算由低频走向高频有一维走向多维各种数字信号处理系统几经更新换代 年代特点 MIPS60年代大学探索 100 1 00070年代军事运用 10 10080年代商用成功 1 1090年代进入消费类电子 0 1 1今后生活用品 0 01 0 1 32 各种数字信息系统 DigitalMediaProcessing Webpad Telematics WirelessDevices 802 11 Bluetooth Others EnhancedGaming MilitaryandGovernmentCellular SecureConnectivity Industry SpecificPDAs Biometrics MedicalDevices 33 基础理论 离散时间信号与系统 ch1 离散傅立叶变换DFT ch2 快速傅立叶变换FFT ch2 数字滤波器无限长单位脉冲响应 IIR 滤波器 ch3 有限长单位脉冲响应 FIR 滤波器 ch4 数字信号处理系统的实现 ch5 课程介绍 34 数字信号处理 吴镇扬著高等教育出版社 2004年9月第1版参考书1 测试信号处理技术 周浩敏等 北京航空航天大学出版社 200