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1、欢迎并感谢您使用《数字信号处理-理论、算法与实现》或《数字信号处理导论》及本电子课件关于“数字信号处理”概论(一)信号(二)数字信号(三)数字信号处理1数字信号处理的任务2数字信号处理的优势3数字信号处理的理论4数字信号处理的实现5数字信号处理的应用6关于数字信号处理的学习关于数字信号处理什么是DSP?DigitalSignalProcessing(DSP)一门新的学科DigitalSignalProcessor(DSP)数字信号处理器:DSPs一门正在蓬勃发展的高新技术学科信号?数字信号?数字信号处理

2、?信号是信息(Information)的载体,即信息包含在信号中。信号,特别是一维信号,多是时间的函数,即一.什么是DSP(一)信号连续时间信号,又称模拟信号(AnalogSignal)常见信号:电压,电流,磁通;温度,压力,压强;光,机械振动;价格,经济指数,股市指数;流量,水位,潮位;人体生理信号等等常见人体生理信号 (生物医学信号)ECG(心电)EEG(脑电)EOG(眼电)EMG(肌电)PCG(心音)要求:准确检测R波,>99%准确检测P,Q,S,T等波,>90%准确测量P-Q间期,QRS宽度,S

3、-T段形态不同心脏病人的心电图脑电信号胎儿心电信号脑电(EEG)的节律(即主要频率):节律:<4Hz的成分;节律:4Hz~8Hz的成分;节律:8Hz~13Hz的成分;节律:>13Hz的成分。(深睡)(浅睡)(清醒)(受刺激或思考)火车鸣笛信号二维信号:视频信号:作用:将非电信号转化为电信号。转化后的信号是连续时域模拟(Analog)信号,可以用表示。模拟信号产生、处理和传输所使用的器件是:R,L,C,OP(运算放大器)缺点:体积大,精度低,不灵活传感器(sensor)(二)数字信号:所有整数:抽样间隔,

4、:抽样频率(SamplingFrequency)归一化:流程图sensors放大器A/DDSP装置信号源D/A例:A/D8bit5V000000000V0000000120mV0000001040mV29mV31mVA/D芯片已高度集成化,将这些芯片配以一些必要的外围电路可做成不同的A/D板(又称数据采集板)。将A/D板插入普通计算机(如PC)的扩展槽中,配以相应的软件即可实现信号的抽样。A/D芯片有两个主要的参数,一是字长,二是转换速度。现在市售的A/D芯片的字长有8bit,10bit,12bit及1

5、4bit,字长越长,量化误差越小,自然,转换的精度就越高。转换速度决定了其A/D芯片的最大抽样速度,目前市售的A/D芯片的抽样速度可由几十千赫至几百兆赫。当然,字长越长,速度越高,其售价也越贵,使用者应视实际需要选用。以PC或专用DSP装置为硬件平台,以数值分析为基本工具,发展众多的信号处理算法,实现信号自身的提取或是信号有用特征(幅度,周期,持续时间,过零点个数,上升时间,下降时间,自相关函数,功率谱)的提取,以达到认识信号,利用信号的目的。(三)数字信号处理任务:从信号中提取出所需要的信息,并将其用

6、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、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

7、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: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

8、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).成本低(5).可编程:所以灵活性强(6).实时性(Real-time)强数学:微积分,线性代数,概率,随机过程,数论,近世代数现代通信原理、现代

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