信号处理-第一讲绪论与基础

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1、实用标准文案第一讲、绪论与基础一、绪论1．讲课的出发点第一种出发点：以现代通信技术为背景。第二种出发点：以模式识别的工程应用为背景（自动化学科为背景）。第三种出发点：以机械工程专业为背景。自动化的核心是用计算机与机器代替人。自动化学科的大背景—〉运行良好的自动化系统必须具备：①控制，核心是反馈；②监视，核心是模式识别，即相似性处理；③传感器与检测，即材料与信息处理，特别是微弱信号处理；④驱动装置（电力电子、机械、电动、气动、液压）。本人偏向于汽车电子与电力电子系统开发，监视则以工程信号处理与设备诊断

2、为关键。在实际产品开发中，处理异常情况远比正常运行控制困难和复杂。而所谓产品开发是测试产品在极限条件下的性能、安全性，并检测、分析、判断各种异常情况。例如，如何检测汽车发动机气缸失火（misfire）？技术本质是运行于极限条件下《TheNatureofTechnology》。2．学习数字信号处理需要熟练的分析技巧与扎实的数学基础。信号处理的本质是信息的变换和提取，类似“沙里掏金”，描述特定信息的本质，把信息变为可利用的形式。所以极端依赖表达抽象事情的数学概念与数学工具或者说，我们想知道各种特征是怎样

3、表征的？3．数字信号处理的应用领域①Automotive②Consumer③Imaging④Industrial⑤Instrumentation⑥Medical⑦Military⑧Telecommunication我想谈到的具体应用：①发动机爆振检测（基于数字傅立叶变换的频谱分析）；②数字电能计量表（数字滤波器设计）；③淹没于强噪声中的微弱信号处理TDLAS（随机信号相关分析）；精彩文档实用标准文案④电能回馈系统。（希尔伯特变换，各种信号变换）⑤发动机缸内燃烧压力信号重构（信号建模）。通过典型应用研

4、究、掌握相关理论。以专题形式讲课。我所经历的与数字信号处理相关的实际项目：（1）发动机爆振检测（DFT与模式识别基本理论、梳状滤波器）；（2）实时有功功率与电能计量（数字滤波器、希尔伯特变换）；（3）可调谐半导体激光测量气体分子动态浓度（随机信号相关分析）；（4）短距离无线通信（调制与解调）；（5）发动机缸内燃烧压力估计（信号建模、随机过程）；（6）发动机机械故障分析（独立分量分析）；（7）TIC2000系列MCU的软件开发，特别是多核单片机的软件开发将要学习的几大基本数字信号处理理论：（1）离散傅

5、里叶变换（采样）（2）相关分析（时域）（3）滤波器设计（系统综合）（4）随机过程描述（5）随机信号的功率谱密度（6）信号建模本课程的课本：精彩文档实用标准文案1．信号的分类按照信号随时间变化的特点分类：确定性信号周期信号非周期信号正弦周期信号复杂周期信号准周期信号瞬态信号随机信号：描述的物理过程具有不可重复性和不可预测性，但有统计特征。随机信号平稳信号非平稳信号各态历经信号非各态历经信号显然，现代信号处理理论主要研究随机信号的处理。2．信号分析信号分析是通过把信号从一个域变换到另一个域，以强化并方便

6、地提取信号的重要信息。信号分析的基础：①两个函数的内积可表示它们之间的相似性；②函数可以分解成某一函数集的加权和。内积：信号分解成基本函数：精彩文档实用标准文案二、数学基础在工程实际中，有时需要高度的抽象想象才能深入事物的本质。例如电工学中的相量。研究分析的目的是抽象出事物的本质。数学是上帝赋予的描述事物本质、表达事物本质的最优美工具，对数学工具应有宗教般的狂热与崇拜。1．正交信号与复数运算正交信号又称为复信号，用复数表示的正交信号用于科学和工程的各个领域。正交信号在某一时刻的值用具有实部和虚部的复

7、数来表征。1.1复平面复平面是上帝创造的，而不是人创造的。因为它不存在于人可以直接感知的世界中。数学家高斯说：“j是阴影的阴影”。1.2复数的概念①直角坐标形式，，用于解释目的、易理解。②三角坐标形式，，用于描述正交信号。③极坐标形式（指数形式），，最难理解，但数学方程中最简洁的表示。复数C可看作“复平面”上“相量”的顶点，该相量的幅度为M，方向为相对于正实轴的角度。1.3欧拉公式欧拉公式如果不是数学中最优美的公式，也是数字信号处理中最优美的公式。（类似贝叶斯公式是模式识别中最优美的公式）。为什么复

8、数可用一个以自然对数e为底，以虚数为幂这样奇怪的表达式表达？欧拉公式的作用：①简化了数学推导和分析过程，将一个三角方程转化为一个用指数表示的简单代数式，使复数的数学运算几乎采用与实数一样的规则进行；②使得信号的相加简化为复数相加；③它是复数的最简洁表示；④它是有关数字通信系统如何设计、描述的主要形式。精彩文档实用标准文案总结：数字信号处理难学的原因是把现实空间中的信号转化到一个“你认为”不存在的虚拟空间中研究。但是唯有转换到虚拟空间中，才能展现事物的本质，才能完成自动