《数字信号处理导论1绪论》

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1、课程简介关于数字信号处理本课程的地位和作用数字信号处理的任务数字信号处理的优势数字信号处理的理论数字信号处理的实现关于数字信号处理的学习绪论数字信号处理（DSP）数字信号处理，是从20世纪50年代起，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。它的重要性，在各个领域的发展和应用中日益表现出来。数字信号处理（DSP）DigitalSignalProcessing数字信号处理DigitalSignalProcessor数字信号处理器DigitalSignalProcessing：把信号用数字或符号表示成序列，通

2、过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数值计算方法进行处理，提取有用信息，或将信号按照需要进行改善，以便于应用。例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、调制/解调、编码/解码、参数提取、频谱分析等。DigitalSignalProcessor：数字信号处理器，是为了更有效地实现数字信号处理的算法，而专门设计和制作的一大类微处理器。关于DSP处理器和含DSP核的应用处理器，我们将在DSP课程里专门讨论。信息化的基础是数字化数字化的核心技术之一是数字信号处理数字信号处理的任务，特别是实时处理的任务，在很大程度上需要由DSP器件或

3、以DSP为核心的ASIC/AP（ApplicationProcessor）来完成DSP技术已成为人们日益关注的并得到迅速发展的前沿技术任务：从信号中提取出所需要的信息，并将其用于实际。1.数字信号处理的任务例：心电监护仪：内含CPU用于危重病房（intensivecareunit，ICU）的心电自动监护仪的作用是监护病人的心电状态（同时也包括其他生理参数，如血压、呼吸等），它应能实时地显示和存储病人的心电波形，并根据心电图的异常来自动决定是否给出报警。一个实际的心电监护仪由心电放大器、A/D转换器、CPU、显示单元、存储单元、

4、系统管理软件和心电信号处理软件所组成。心电处理软件的功能：（1）在CPU的控制下实现心电信号的采集、显示和存储；（2）去除噪声：在信号采集时，身体的任一微小运动都会产生“基线漂移”，这是一种低频干扰，同时，由于肌电的存在又产生了高频的肌电噪声，由于空间电磁场的存在又使心电信号中混有50Hz的工频干扰。这些噪声不去除，就会影响下一步的信号处理。带有高频噪声及病态失真的心电信号（3）波形检测（参数提取）：R波检测：病人的心电变形，要求>99％；P波检测，T波检测：幅度特别低，>90％；P-Q间期测量；S-T段形态检测；QRS宽度检

5、测（4）病类判别：根据检测出的参数、心脏疾病的原理和医生的临床经验，建立起各种心律异常的数学模型并对心电信号做出判别，决定是否异常，如异常，又属于哪一类异常。这一工作即是信号处理的应用。以上内容虽然属于生物医学工程学科的范畴，但从中可以看出数字信号处理的内容和任务。其他学科的信号处理过程和该问题类似，即大体上也包含了去噪、特征检测（或提取）和应用于实际这三个方面。2.数字信号处理的优势（1）.精度高（2）.可重复性强（3）.体积小（4）.可靠性强（5）.可编程：所以灵活性强数学:微积分,线性代数,概率,随机过程,数论,近世代数

6、现代通信原理、现代控制理论模式识别、最优化、神经网络系统辨识、振动测试生物医学工程信号与系统,计算机3.数字信号处理的理论基础发展1.信号抽样与采集理论;2.信号分析理论:Z变换,离散傅里叶变换(DFT)Hilbert（希尔伯特）变换离散余弦变换(DCT)离散小波变换(DWT)快速算法理论(FFT)3.离散系统分析;4.离散系统设计(滤波器设计);5.随机信号统计分析理论;6.信号建模(AR,MA,ARMA);7.特征估计(自相关函数,功率谱计);8.实现(软件--MATLAB;硬件--DSP);9.应用(教学,科研,开发的前

7、期)DSP软件包MATLABSignalProcessingToolBox4.数字信号处理的实现软件实现:硬件实现:CPU,MCU,DSPDSP的应用正在日益发展本课程的地位和作用Mobilephone(infrastructureandhandset)FashionhandsetsDSP的典型应用一——通信手机SmartphoneandMID（MobileInternetDevice）MIDDSP的典型应用——MP3消费类电子DC/DVHDTVHomeTheaterMP3GPS(GlobalPositionSystem)A

8、irEarlyWarning，AEWRadar/SonarCruisemissileSmartBombPilotlessaircraft汽车电子中的MCU/DSPDSP的典型应用——汽车多媒体系统汽车电子汽车电子中国每年的汽车产量和销量已超过1000万辆，成为世界汽车大国，发