數(shù)字信號(hào)處理第1章緒論-姚天任資料

1、注意事項(xiàng):上課時(shí)保持精力充沛;課堂保持安靜,有問題(wnt)舉手;按時(shí)交作業(yè),保證作業(yè)質(zhì)量. 作業(yè)的形式(xngsh):兩種1)個(gè)人作業(yè)(每做完一章作業(yè)交一次,兩個(gè)作業(yè)本交替使用)2)小組作業(yè)(智能小組,每組6人,一學(xué)期共2次作業(yè))共三十六頁(yè)最后成績(jī)(chngj)的確定個(gè)人(grn)作業(yè) 10%小組作業(yè) 10%實(shí)驗(yàn) 10%期末考試 70%共三十六頁(yè) 數(shù)字(shz)信號(hào)處理第一章 緒 論主講(zhjing) 占履軍共三十六頁(yè) 緒 論一. 信號(hào)分類 信號(hào)是信息的表現(xiàn)形式，信息是信號(hào)的具體內(nèi)容，信息只有以信號(hào)表示才能被傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示和利用。信號(hào)的形式很多：廣播、電視、雷達(dá)、語(yǔ)音、圖像(t x

2、in)、生物醫(yī)學(xué)、地震、氣象、機(jī)械振動(dòng)、遙感遙測(cè)共三十六頁(yè) 緒 論一. 信號(hào)分類1.連續(xù)(時(shí)間(shjin)信號(hào)時(shí)間(shjin)連續(xù),幅度可連續(xù),可離散2.模擬信號(hào)時(shí)間連續(xù),幅度連續(xù)3.離散(時(shí)間)信號(hào)時(shí)間離散,幅度可連續(xù),可離散4.數(shù)字信號(hào)-時(shí)間離散,幅度離散2.是1.的特例,4.是3.的特例共三十六頁(yè) 緒 論 共三十六頁(yè) 信號(hào)的最基本(jbn)的參數(shù)頻率和幅度3-30kHz:Very low frequency VLF(潛水艇導(dǎo)航)甚低頻30-300kHz:Low frequency LF(潛水艇通信(tng xn)低頻3003000kHz:Medium frequency(調(diào)幅廣播)中

3、頻3-30MHz:High frequency(HF)(無線電愛好者，國(guó)際廣播，軍事通信 無繩電話，電報(bào)，傳真)高頻30-300MHz:Very High frequency(VHF)(調(diào)頻FM，甚高頻電視)0.33GHz:Ultra high frequency(UHF)(UHF電視，蜂窩電話，雷達(dá)，微波，個(gè)人通信)超高頻頻率低于20Hz范圍，稱為次聲波，它不能被聽到，當(dāng)強(qiáng)度足夠大，能被感覺到。(處于VLF Very low frequency)甚低頻頻率20Hz20KHz稱為聲波，Low frequency (處于LF)低頻頻率20KHz稱為超聲波 ，具有方向性，可以成束(處于LF)共三十

4、六頁(yè) 緒 論 什么是數(shù)字信號(hào)處理： 數(shù)字信號(hào)處理就是通過專用設(shè)備用數(shù)值計(jì)算的方法(fngf)對(duì)數(shù)字序列進(jìn)行各種處理，把信號(hào)變成符合要求的信號(hào)形式。例如：濾波、頻譜分析、變換編碼壓縮共三十六頁(yè) 緒 論二. 數(shù)字信號(hào)處理與各學(xué)科的關(guān)系(gun x)（縱向） 數(shù)字(shz)信號(hào)處理數(shù)學(xué)工具基礎(chǔ)理論人工智能模式識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)依賴于其他學(xué)科共三十六頁(yè) 人工智能(Artificial Intelligence) ，英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。 人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支(fnzh)，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人

5、類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。 同名的還有美國(guó)科幻電影人工智能等。共三十六頁(yè) 模式識(shí)別 pattern recognition 定義：借助計(jì)算機(jī)，就人類對(duì)外部世界某一特定環(huán)境中的客體、過程和現(xiàn)象的識(shí)別功能(包括視覺、聽覺、觸覺、判斷等)進(jìn)行自動(dòng)模擬的科學(xué)技術(shù)。 應(yīng)用：文字(wnz)識(shí)別 語(yǔ)音識(shí)別 指紋識(shí)別 醫(yī)學(xué)診斷 數(shù)字水印技術(shù) 共三十六頁(yè) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量的簡(jiǎn)單基本元件(yunjin)神經(jīng)元相互聯(lián)接而成的自適應(yīng)非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。每個(gè)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能比較簡(jiǎn)單，但大量神經(jīng)元組合產(chǎn)生的系統(tǒng)行為卻非常復(fù)雜。 與數(shù)字計(jì)算機(jī)

6、比較，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)成原理和功能特點(diǎn)等方面更加接近人腦，它不是按給定的程序一步一步地執(zhí)行運(yùn)算，而是能夠自身適應(yīng)環(huán)境、總結(jié)規(guī)律、完成某種運(yùn)算、識(shí)別或過程控制。人們認(rèn)識(shí)到復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)是由數(shù)目繁多的神經(jīng)元組合而成。大腦皮層包括有100億個(gè)以上的神經(jīng)元，每立方毫米約有數(shù)萬(wàn)個(gè)，它們互相聯(lián)結(jié)形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過感覺器官和神經(jīng)接受來自身體內(nèi)外的各種信息，傳遞至中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過對(duì)信息的分析和綜合，再通過運(yùn)動(dòng)神經(jīng)發(fā)出控制信息，以此來實(shí)現(xiàn)機(jī)體與內(nèi)外環(huán)境的聯(lián)系，協(xié)調(diào)全身的各種機(jī)能活動(dòng)。 共三十六頁(yè) 緒 論二. 數(shù)字信號(hào)處理(xn ho ch l)與各學(xué)科的關(guān)系 數(shù)學(xué)(shxu)工具微積分復(fù)變函數(shù)概率統(tǒng)計(jì)矩陣代

7、數(shù)數(shù)值分析泛函分析共三十六頁(yè) 緒 論二. 數(shù)字信號(hào)處理(xn ho ch l)與各學(xué)科的關(guān)系 理論(lln)基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)信號(hào)與系統(tǒng)共三十六頁(yè) 緒 論二. 數(shù)字信號(hào)處理(xn ho ch l)與各學(xué)科的關(guān)系 其他(qt)學(xué)科要求高速和大的存儲(chǔ)量：超大規(guī)模集成電路技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)軟件工程技術(shù)共三十六頁(yè) 緒 論 三. 理論體系輸入(shr)信號(hào)輸出(shch)信號(hào)系統(tǒng)共三十六頁(yè) 緒 論 三. 理論體系數(shù)字(shz)信號(hào)處理理論體系信號(hào)采集理論(lln)離散信號(hào)分析理論離散系統(tǒng)分析理論各種快速算法濾波技術(shù)信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)理論信號(hào)建模信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理的應(yīng)用共三十六頁(yè) 緒 論 0-6信號(hào)與系統(tǒng)復(fù)變函

8、數(shù)程序設(shè)計(jì)離散傅立葉變換(DFT)離散時(shí)間、線性時(shí)不變系統(tǒng)理論頻譜分析數(shù)字濾波逼近綜合實(shí)現(xiàn)FIR濾波器逼近綜合實(shí)現(xiàn)IIR濾波器快速變換用FFT濾波統(tǒng)計(jì)頻譜分析譜分析儀實(shí)現(xiàn)量化噪聲 理論硬件處理器 軟件應(yīng) 用雷達(dá)聲納通信語(yǔ)音地震學(xué)電子儀器多維信號(hào)處理（圖象處理）共三十六頁(yè) 緒 論四.數(shù)字(shz)信號(hào)處理的應(yīng)用(高科技,高技術(shù)含量)1) 語(yǔ)音處理語(yǔ)音(yyn)合成語(yǔ)音信號(hào)分析語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)音編碼與壓縮共三十六頁(yè) 緒 論四.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用2)圖像處理(恢復(fù)(huf)、增強(qiáng)、數(shù)據(jù)壓縮、去噪圖像識(shí)別、層析X射線攝影)雷達(dá)(lid)紅外信號(hào)聲納超聲波共三十六頁(yè)數(shù)字(shz)靜態(tài)照相機(jī)框圖 驅(qū)動(dòng)器定時(shí)(d

9、n sh)產(chǎn)生器雙采樣自動(dòng)增益控制液晶顯示器視頻輸出通用串口總線快閃存儲(chǔ)器圖象傳感器CCD信號(hào)處理器DSP圖象處理圖象壓縮共三十六頁(yè) 數(shù)碼相機(jī)(sh m xin j)中的圖象處理流水線 自動(dòng)曝光(bo gung)調(diào)節(jié)A/D轉(zhuǎn)換CFA彩色插值自動(dòng)聚焦調(diào)節(jié)透鏡補(bǔ)償最佳黑色鉗位錯(cuò)誤像素插值白色補(bǔ)償Gamma矯正彩色變換邊緣檢測(cè)假彩色抑制圖象壓縮LCD定標(biāo)RGRGGBGBRGRGGBGB快閃存儲(chǔ)器觀測(cè)共三十六頁(yè) 緒 論四.數(shù)字(shz)信號(hào)處理的應(yīng)用3）通信（信源編碼、信道編碼、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)壓縮、濾波、信道均衡等）數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)通信多媒體通信圖像(t xin)通信共三十六頁(yè) 隨著數(shù)字信號(hào)處理理論和技術(shù)

10、水平的不斷提高，其硬件產(chǎn)品，如TMS320C6000DSP高性能、易使用和低成本的特點(diǎn)使它成為多通道、多功能應(yīng)用場(chǎng)合的理想選擇；共享modem、無線基站、光傳輸基站、遠(yuǎn)程操作(cozu)服務(wù)器(RAS)、DSL系統(tǒng)、Cable modem、多通道電話系統(tǒng)、3D圖像虛擬實(shí)現(xiàn)、語(yǔ)音識(shí)別和處理、智能機(jī)器人、雷達(dá)、大氣模型和成像技術(shù)、無線多媒體通信和INTERNET等。共三十六頁(yè) 各種( zhn)數(shù)字信息系統(tǒng)Digital Media ProcessingWebpadTelematicsWireless Devices:802.11, Bluetooth, OthersEnhanced GamingM

11、ilitary and Government Cellular, Secure ConnectivityIndustry-Specific PDAsBiometricsMedical Devices共三十六頁(yè) 緒 論四.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用 4）數(shù)字電視(sh z din sh)（高清電視）視頻壓縮音頻(ynpn)壓縮共三十六頁(yè) 5）雷達(dá)(lid)在軍事(jnsh)上，雷達(dá)、計(jì)算機(jī)、射擊武器等組成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入雷達(dá)的作用半徑以內(nèi)并被雷達(dá)自動(dòng)跟蹤時(shí)，雷達(dá)就測(cè)量出目標(biāo)的當(dāng)前位置(距離、方位角和高低角)，并把數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，推算出目標(biāo)的航向，航速，引導(dǎo)導(dǎo)彈或自動(dòng)火炮去擊中目標(biāo)(愛國(guó)者導(dǎo)彈

12、對(duì)飛毛腿導(dǎo)彈)。雷達(dá)系統(tǒng)是應(yīng)用高性能數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的一個(gè)例子。雷達(dá)系統(tǒng)主要信號(hào)處理功能包括： 信號(hào)產(chǎn)生、匹配濾波、門限比較、目標(biāo)參數(shù)(如射程、方位和速度)估計(jì)。共三十六頁(yè) 通信(tng xn)整個(gè)通信領(lǐng)域幾乎沒有不受數(shù)字(shz)信號(hào)處理技術(shù)影響的地方。(占60%）DSP主要應(yīng)用于通信的熱門產(chǎn)品中。如：蜂窩電話（Cellular phone)、ADSL調(diào)制解調(diào)器、線纜調(diào)制解調(diào)器(Cable modem)、藍(lán)牙技術(shù)(bluetooth)產(chǎn)品，數(shù)字電話應(yīng)答機(jī)（digital telephone answering device)、全球定位系統(tǒng)（global positioning system,

13、GPS），衛(wèi)星電話(satellite phone)、電話會(huì)議(conference speaker phone)、電視電話會(huì)議編譯碼器(video conferencing code )、IP電話(voice over IP)、IP傳真(fax over IP)、ATM電話(voice over ATM)、智能天線(smart antenna)、PCS用戶端(subscriber set)。共三十六頁(yè) OFDM(正交頻分復(fù)用)通信(tng xn)技術(shù)OFDM（orthogonal frequency division multiplexing）正交頻分復(fù)用作為一種多載波傳輸技術(shù)，主要應(yīng)用于數(shù)

14、字視頻廣播系統(tǒng)、MMDS（multichannel multipoint distribution service）多信道多點(diǎn)分布服務(wù)和WLAN服務(wù)以及下一代陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)。OFDM將數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后調(diào)制為射頻信號(hào)。不像常規(guī)的單載波技術(shù)，如AM/FM（調(diào)幅/調(diào)頻）在某一時(shí)刻只用單一頻率發(fā)送單一信號(hào)，OFDM在經(jīng)過特別(tbi)計(jì)算的正交頻率上同時(shí)發(fā)送多路高速信號(hào)?？蛇x用基于IFFT/FFT的OFDM實(shí)現(xiàn)方法.近年來，OFDM作為一種可以有效對(duì)抗信號(hào)波形間干擾的高速傳輸技術(shù)將被更廣泛應(yīng)用于寬帶移動(dòng)通信領(lǐng)域。共三十六頁(yè) 緒 論四.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用6）聲納（對(duì)目標(biāo)探測(cè)、定位、跟蹤、導(dǎo)航、成像。濾波、

15、譜估計(jì)）7）地球物理（石油、礦藏的勘探(kntn)、地震火山的活動(dòng)規(guī)律）8）生物醫(yī)學(xué)（心電圖、腦電圖、層析X攝影CT、胎心的檢測(cè)共三十六頁(yè)緒 論四.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用9）音樂（對(duì)音樂的編輯與合成，增加混響與合聲）10）軍事(導(dǎo)航、制導(dǎo)、電子對(duì)抗、戰(zhàn)場(chǎng)偵察)11）電力（能源分布(fnb)規(guī)劃及自動(dòng)檢測(cè)）12）環(huán)境保護(hù)（空氣污染等各種指數(shù)的檢測(cè)）13）股票市場(chǎng)（預(yù)測(cè)）共三十六頁(yè) 緒 論五.數(shù)字信號(hào)處理(xn ho ch l)的歷史 17、18世紀(jì)(shj)計(jì)算數(shù)學(xué)的一個(gè)分支50 、60年代,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用處理地震信號(hào)和大氣數(shù)據(jù)1965年,FFT的發(fā)明數(shù)字濾波器理論的統(tǒng)一開創(chuàng)了該領(lǐng)域的新時(shí)代80 、

16、90年代DSP芯片的發(fā)展,提高了處理速度和容量70 、80年代,自適應(yīng)濾波器的研究獲得在電子及通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用Bell 實(shí)驗(yàn)室Watson實(shí)驗(yàn)室Lincoln實(shí)驗(yàn)室共三十六頁(yè) 緒 論六.數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及其設(shè)備的優(yōu)勢(shì)(yush)1.抗干擾性強(qiáng),受環(huán)境噪聲影響小2.速度快,效率高,容量大3.實(shí)現(xiàn)靈活,接口方便,編程方便,系統(tǒng)集成方便4.精度高,16位實(shí)現(xiàn)10E-5的精度5.集成度高,設(shè)備尺寸小,造價(jià)低共三十六頁(yè) 緒 論七.數(shù)字信號(hào)處理(xn ho ch l)技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 1.軟件實(shí)現(xiàn):通用軟件編程(高級(jí)語(yǔ)言) 專用軟件工具 (MATLAB,SYSTEMVIEW) 2.硬件實(shí)現(xiàn):單片機(jī) DSP芯片共三十六頁(yè) 緒 論八.數(shù)字(shz)信號(hào)處理芯片(DSP簡(jiǎn)介)1.廠家:德州儀器(TI) 朗訊(AT&T) 摩托羅拉 模擬器件公司(ADI),ALTERA公司2.比CPU快10-50倍,專用器件,硬件實(shí)現(xiàn)并行加法和并行乘法,采用CMOS技術(shù),實(shí)現(xiàn)效率高,功耗低.3.90年代,DSP發(fā)展最快,出現(xiàn)第四代 第五代產(chǎn)品,計(jì)算速度,容量,集成度,低功耗方面不斷升級(jí).共三十六頁(yè)內(nèi)容摘要注意事項(xiàng):上課時(shí)保持精力充沛。按時(shí)交作業(yè),保證作業(yè)質(zhì)量.。1)個(gè)人作業(yè)(每做完一章作業(yè)交一次,兩個(gè)