数字信号处理在航空航天中的运用

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1、数字信号处理在航空航天中的运用绪论引言数字信号处理在航空航天、遥测遥感、生物医学、自动控制、振动工程、通信雷达、水文科学等许多领域有着十分广泛的应用。特别是随着计算机及其应用的不断深入发展，数字信号处理计算机软件具有十分广阔的应用前景。如语音识别、数据压缩、医疗信号仪器的核心部分都是信号处理软件。然而信号处理算法及其软件实现包含比较复杂的理论基础知识，很难为从事其他专业领域工作的软件设计者所掌握。在实际应用中，大家面对的是数字信号处理芯片，所要完成的任务是如何对特定的芯片进行编程，但编程所要依据的知识是我们这门课要学的内容。只要明白了数字信号是如何进行处理的，数字系统是如

2、何工作的，我们就很好对芯片进行编程。概述数字信号处理器是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快10-50倍。在当今的数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社会革命的旗手。业内人士预言，DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素，它将彻底变革人们的工作、学习和生活方式。1.数字化产品DSP应用广泛，其主要应用市场为3C(Communication、Computer、Consumer-通信、计算机、消费类)领域，合占整个市场需求的90%。数字蜂窝电

3、话、数字电视、数码相机等等，都是采用数字的方式对信号进行处理。13数字信号处理就是指用数字方法处理各种信号的技术。例如，分析一下信号的特性如频谱，就需用软件编程，求出频谱图，然后分析。再如，已知一组数字信号，我们想提取其中满足一定条件的信号，去掉不需要的成分，就可以通过数字滤波器来处理，数字滤波器可以用软件来实现，也可以用专用硬件设备来完成。总之，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计、识别等都是数字信号处理的研究对象。1.数字信号处理技术的发展DSP发展历程大致分为三个阶段：70年代理论先行，80年代产品普及，90年代突飞猛进。1982年世界上诞生了首枚D

4、SP芯片。这种DSP器件功耗和尺寸稍大，但运算速度却比CPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。至80年代中期，随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、

5、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域。经过20多年的发展，DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。目前，对DSP爆炸性需求的时代已经来临，前景十分可观。把本课程的主要内容给梳理一遍。《信号与系统》是这门课的先导课，因为它处理的是连续时间系统，而《数字信号处理》处理的是离散时间系统，有很多相通之处。下面我们先来回忆一下《信号与系统》这门课的主要内容。13第一章离散时间信号与系统1.1数字信号处理系统的基本组成我们来讨论模拟信号的数字化处理系统，此系统先把模拟信号变化为数字信号，然后用数字技术进行处理，最后

6、再还原成模拟信号。这一系统的方框图见图所示。前置滤波器A/D变换器数字信号处理器D/A变换器模拟滤波器数字信号处理系统的简单方框图当然实际的系统并不一定要包括它的所有框图，例如有些系统只需数字输出，可直接以数字形式显示或打印，那么就不需要D/A变换器。另一些系统，其输入就是数字量，因而就不需要A/D变换器。对于纯数字系统，则只需要数字信号处理器这一核心部分就行了。从图中来区别几种信号：1）连续时间信号，也常称为模拟信号：2）离散时间信号：在一些离散时刻点有定义的信号。是数值的序列。离散时间信号可以由一个连续时间信号的采样来表示，如，也可以直接由一个离散时间过程产生。3）数

7、字信号：时间和幅度上都离散的信号。。和离散时间信号进行区别。1.2本章重点内容本章先认识一些常用离散时间序列，重点是线性时不变离散时间系统，掌握如何判断某系统是否为LTI离散时间系统，判断系统的稳定性、因果性。131.3离散时间信号：序列离散时间信号在数学上表示成数值的序列。用来表示序列的第个数，其中为整数。这里不涉及时间，只涉及次序。连续信号经采样后变成离散时间信号，存储在存储器中。这样序列表示为{}，为方便，用表示序列。（都可以用来表示序列，只要变量是离散即可）这里注意：仅仅在为整数时才有定义，认为在不为整数时就是零是不正