数字信号处理技术的应用探究 本文关键词：探究，数字信号处理，技术
数字信号处理技术的应用探究 本文简介：本篇为通信工程师论文推荐范文6篇之第四篇，文末可查看其他5篇 摘要：信息技术催化时代的改变，数字信号处理技术的应用更是加速时代改变。在通信范畴内，数字信号处理技术的发展不仅将原有的信息处理做得更好，还使得更多应用领域被扩展开来，现有的成熟技术对各个行业带来的革新是迅速并且广泛的。对于更新换代极快的
数字信号处理技术的应用探究 本文内容：
本篇为 通信工程师论文推荐范文6篇之第四篇，文末可查看其他5篇
摘要：信息技术催化时代的改变， 数字信号处理技术的应用更是加速时代改变。在通信范畴内， 数字信号处理技术的发展不仅将原有的信息处理做得更好， 还使得更多应用领域被扩展开来， 现有的成熟技术对各个行业带来的革新是迅速并且广泛的。对于更新换代极快的数字信号处理技术， 本文旨在通过对数字信号处理技术原理、数字信号处理器的分析， 从而对数字信号应用领域展开简要讨论。
关键词：数字信号处理技术； 数字信号处理器； 应用；
一、导言
身处数字时代， 随处可见的0、1组成的策划牌子让我们见证了一个又一个数字技术的改变。在数字信号处理技术发展的几十年里， 太多的人投入其中认真研究并努力将其生活化， 造就了如今全民数字化的景象。作为通信专业的学生， 在看到很多新技术不断诞生的同时也感叹数字信号处理技术对我们生活的点缀。
二、数字信号处理技术概述
数字信号处理技术是通过软件设备或硬件设备或软硬结合的方法作用于信号的数值运算[1][2].不同于模拟信号用多个数值准确表示信号的特性， 数字信号单纯地以0、1量来表示信号所携带信息， 这使得数字信号的抗干扰能力优于模拟信号， 也大大减小了存储难度， 数字信号的可存储性也是信息发展的重要里程。经过不同数字滤波器来处理信号的过程非常灵活， 通过A/D转换器和D/A转换器也连接了模拟信号和数字信号。数字信号处理速度得益于DFT、DTFT和FFT的数学理论的发展， 特别是FFT, 也被认为是数字信号处理学科的开端[1].
三、数字信号处理器
数字信号处理器是通过处理数字信号来实现各种功能的处理器。数字信号处理器具有独立存储的哈佛结构和运行灵活的改进的哈佛结构， 改进了数据的吞吐量和处理器的运行速度；具有流水线结构的指令系统实现了一定意义上的并行运算， 加快指令执行速度；数字信号处理器的可编程性意味着在使用数字信号处理技术时我们在硬件上的代价大规模减小；运算精度高、功耗低、应用范围广等特点也成为原本应用于国家高级技术的数字信号处理器风靡于商业、航空航天、通信等行业的重要原因。
自1978年AMI公司发布世界上第一个单片DSP芯片以来， 数字信号处理器发展势头迅猛， DSP芯片在体积、结构、材料、功能等方面都大放异彩。各大DSP生产商也不遗余力地推陈出新， 争相抢占市场。使得DSP在制造工艺、系统集成度、成本造价、生活应用上迅速发展[3].其中翘楚要数美国TI公司， 遵循性能、价格、功耗的“3P价值”原则的TI公司推动着他们众多忠实客户发展[4].
数字信号处理器具有在有限的资源上各性能强大的模块， 它们之间的配合使用才能完成相应功能， 以TI公司的TMS320F28335芯片的几个模块为例。F28335具有外设级、PIE级和CPU级组成的三级中断系统为更多任务服务；88个GPIO接口为众多信息的输入输出保证了配置上的灵活性， 其中多个引脚的复用节省资源；6组成对的增强型脉宽调制模块 （ePWM） 和6路通过CAP扩展的APWM根据面积等效定理灵活获取所需脉冲波形， 在开关电源、电机控制等领域有着重要应用；通过增强型脉冲捕获模块 （eCAP） 为控制系统捕获引脚脉冲状态和内部定时器的处理来用于脉冲宽度和占空比、电机速度等的测量；F28335的增强型正交编码单元 （eQEP） 作用是为了精准控制运动速度、位置、方向信息；在处理多信号时为了进一步节省中断响应时间和资源， 引入直接存储器访问模块 （DMA） 专用于经常性的操作指令， 高效传输数据；具有主从结构的I2C串行通信模块再同步通信上有少的接口线、工作效率高、容易控制等性能， 对主板与周边低速装置连接友好[3].
四、数字信号处理技术的应用
数字信号处理技术在各大应用领域内有着重要地位， 在推动或是建立这些领域的过程中， 展现了数字信号处理的巨大魅力。以下讨论几种重要应用：
（一） 军事通信
雷达在现代军事上被要求用更快的速度精准地进行目标定位和实时处理多信号， 同时要对外界有足够强的抗干扰能力以及极高的保密性能来帮助在军事部队在短时间内情报信息获取和及时做出军事决策[5].这些对应了数字信号处理技术快速算法、高精度和强抗干扰性能。声纳在军事上是根据声波进行水下任务的设备， 现代声纳技术趋于对具有强实时性的多数据处理要求催化了多核DSP在时钟周期内完成更多的任务， 多核DSP在工作速度快的同时功耗低， 是现代声纳技术发展的重要方向[6].
（二） 医疗设备
小型的可穿戴医疗设备近年来快速发展， 由于其小巧便携、通过网络或蓝牙技术实时掌握身体数据并及时对治疗方案进行调整、对小型疾病的预测和诊治的可应用能力、同时将医学专业的数据和术语转变成是非专业使用者理解的形式、可操作性强、低成本等因素而占领巨大的市场。此外， 对于精密医疗设备， 数字信号处理技术完成其精度高、高分辨率图像、提高处理效率的能力的挑战[7], 扩展了现代医疗诊治手段， 帮助患者早日康复。
（三） 气体检测
在工业化的社会进程中， 工业过程中气体的辨识和污染气体处理受到研究人员和整个社会的密切关注。数字信号处理技术主要在气体检测中用于滤波和仿真。滤波是对数据采集和滤波射线设置以保证准确对化工气体进行处理；仿真是为了在环境和成分相关参数调节的基础上能够合理地对气体进行检测处理来满足在不同工业环境和选择上对气体成分和标准的需求[8].而且利用数字信号处理技术对于气体扩散速率的不同要求的浓度实时地把握也是至关重要的。
（四） 数字图像处理
数字信号的发展也开启了数字图像处理的时代。将图像用有关0和1的直方图表现其灰度值、亮度、对比度等等。也可用多种多样的数字滤波器和变换模型做到对图像的识别、压缩、增强、切割、复原等图像处理[9].对图像进行数字化处理也应用到很多领域， 如对不法分子的图像信息获取和逮捕、对实体行业的产品检测、车牌号的定位等， 随着AI技术的发展， 数字图像处理技术可更精准、更快速地捕捉目标物体， 在AI修复、多维度模型上有更多的应用价值。
（五） 船舶电子设备故障检测
船舶一旦在航行时突遇故障不及时处理或处理失当就会酿成难以挽救的大祸。由于船舶构造复杂， 部件众多， 人工排查的方法耗时耗力， 数字信号处理技术的引入通过对故障表现的特征进行检测， 对比模型库来确定故障原因以便快速处理故障[10].未来人工智能也可根据船舶的各部件特性和实际航行条件组成对特定船舶专有的故障模块库， 在参数达到一定的数值时还可进行提前警告预防， 做到有备无患。
（六） 机器人控制
机器人的核心是控制系统， 一般是由数字信号处理器完成其运动指令、操作流程等工作。在追求智能化的道路上， 机器人控制系统对数字信号处理的要求是对大量实时信号获取后快速地将其转化成操作指令。特别是移动机器人的定位、障碍物检测与避免、路线规划等需精准操作来保证机器人的性能[11].此外， 在软件的基础上根据使用环境和使用习惯可对内部芯片进行参数设置以求最大化确保使用感。
五、结语
我们的生活在数字信号处理技术的发展下变得更加丰富多姿， 对科技友好度从不适应到得心应手的应用。虽然现有的数字技术不能将我们所研究的一些东西做到极致， 但在不断发展的技术行业里， 我们对未来数字技术做出的更多改变充满期待。
参考文献
[1]程佩青。数字信号处理教程[M].北京：清华大学出版社， 2013.
[2]张峰， 石现峰， 张学智。数字信号处理原理及应用[M].北京：电子工业出版社， 2012.
[3] 张卿杰， 徐友， 左楠， 卞康军。手把手教你学DSP[M].北京：北京航空航天大学出版社， 2015.
[4] DSP的三十年。STEVET ARANOVICH[J].电子设计技术， 2012 （12） .
[5]赵晨光。现代雷达信号处理及发展趋势探析[J].电子技术与软件工程， 2014 （5） :69.
[6]汲夏， 丛卫华， 杜栓平。基于C6678多核数字信号处理器的声纳信号并行处理设计[J].兵工学报， 2016 （8） :1476-1481.
[7]刘铁柱。电子技术在医院精密医疗设备中的应用[J].电子技术与软件工程， 2019 （9） :97.
[8]邸占立， 杨松荣， 马春雪。数字信号处理技术在气体检测中的应用[J].电子技术与软件工程， 2019 （6） :80.
[9]张丰收， 宋卫东， 李振伟。数字图像处理技术及应用[M].北京：中国水利水电出版社， 2015.
[10]李艳， 廖俊东。基于数字信号处理技术的船舶电子设备故障诊断[J].舰船科学技术， 2019 （4） :190-192.
[11]郭树研， 富琼。数字信号处理在移动机器人领域中的应用[J].辽宁科技学院学报， 2012 （1） :26-27+52.
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