數(shù)字信號(hào)處理-緒論zxl

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1、數(shù)字信號(hào)處理DigitalSignalProcessing(DSP)詹湘琳中國民航大學(xué)航空自動(dòng)化學(xué)院xlzhan@cauc.edu.cn1什么是DSP?DigitalSignalProcessing(DSP)一門新的學(xué)科DigitalSignalProcessor(DSP)數(shù)字信號(hào)處理器:DSPs2信號(hào)數(shù)字信號(hào)信號(hào)處理任務(wù)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用課程介紹內(nèi)容提要緒論3信號(hào)是反映（或載有）信息的各種物理量，是系統(tǒng)直接進(jìn)行加工、變換的對(duì)象。信號(hào)的概念自然和物理信號(hào)例如：語音、圖象、地震信號(hào)、生理信號(hào)等人工產(chǎn)生的信號(hào)例如：雷達(dá)信號(hào)、通訊信號(hào)、醫(yī)用超

2、聲信號(hào)、機(jī)械探傷信號(hào)等信號(hào)是信息的表現(xiàn)形式，信息則是信號(hào)的具體內(nèi)容。4信號(hào)舉例正常心電圖(electrocardiogram,ECG)竇性心律心率：70次/分PR間期：0.16秒QT間期：0.33秒PⅠⅡ↑aVR↓QRS時(shí)間：0.10秒ST-T無異常偏移5信號(hào)舉例6信號(hào)舉例7信號(hào)舉例8信號(hào)舉例9信號(hào)描述方法數(shù)學(xué)描述使用具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式，把信號(hào)描述為一個(gè)或若干個(gè)自變量的函數(shù)或序列的形式。因此，?？蓪ⅰ靶盘?hào)”與“函數(shù)”和“序列”等同起來10信號(hào)描述方法波形描述按照函數(shù)隨自變量的變化關(guān)系，把信號(hào)的波形畫出來。11信號(hào)的分類時(shí)間連

3、續(xù)信號(hào)與時(shí)間離散信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)周期信號(hào)與非周期信號(hào)因果信號(hào)與非因果信號(hào)實(shí)值信號(hào)與復(fù)值信號(hào)能量信號(hào)與功率信號(hào)一維信號(hào)、二維信號(hào)、多維信號(hào)12信號(hào)的分類時(shí)間連續(xù)信號(hào)與時(shí)間離散信號(hào)信號(hào)的自變量是否在整個(gè)連續(xù)區(qū)間內(nèi)都有定義？定義域連續(xù)？NO時(shí)間離散信號(hào)YES時(shí)間連續(xù)信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)通常被稱為“序列”模擬信號(hào)的定義域和值域都有是連續(xù)的；數(shù)字信號(hào)在定義域和值域都是離散的。計(jì)算機(jī)特別適合于處理數(shù)字信號(hào)13信號(hào)的分類確定信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)要點(diǎn)：區(qū)分方法：給定的自變量的值，是否可以唯一確定信號(hào)的取值。任意給定一個(gè)自變

4、量的值，如果可以唯一確定其信號(hào)的取值，則該信號(hào)是確定信號(hào)，否則，如果取值是不確定的隨機(jī)值，則是隨機(jī)信號(hào)。周期信號(hào)與非周期信號(hào)要點(diǎn)：關(guān)系式是否成立？周期信號(hào)的周期（正值）：最小T值非周期信號(hào)可以視為是周期無窮大的周期信號(hào)。14信號(hào)的分類因果信號(hào)與非因果信號(hào)如果信號(hào)在時(shí)間零點(diǎn)之前，取值為零，則稱為因果信號(hào)。表示信號(hào)不能在過去存在(有值)！也表示信號(hào)的產(chǎn)生是符合邏輯的！不是因果信號(hào)，就是非因果信號(hào)。在時(shí)間零點(diǎn)之前信號(hào)存在。若信號(hào)僅在過去（時(shí)間零點(diǎn)之前）有值，則稱為反因果信號(hào)。實(shí)值信號(hào)與復(fù)值信號(hào)如果信號(hào)的取值是實(shí)數(shù)，則稱為實(shí)值信號(hào)。如

5、果信號(hào)的取值是復(fù)數(shù)，則稱為復(fù)值信號(hào)。復(fù)信號(hào)是為了研究方便而引入的15信號(hào)的分類能量信號(hào)與功率信號(hào)定義信號(hào)的能量為：離散時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)定義信號(hào)的功率為：離散時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)如果信號(hào)的能量是有限的，則稱為能量信號(hào)。如果信號(hào)的功率是有限的，則稱為功率信號(hào)。16數(shù)字信號(hào)是在時(shí)間和幅度上都取離散值的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)股票指數(shù)：人口統(tǒng)計(jì)：17溫度測(cè)量：數(shù)字信號(hào)18連續(xù)信號(hào)的離散化：數(shù)字信號(hào)19A/D變換器通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)傳感器放大器D/A變換器模擬低通濾波器模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)用數(shù)字方法處理模擬信號(hào)的過程離散時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)

6、x(t)x(nTs)y(nTs)y(t)20信號(hào)處理及其目的信號(hào)處理對(duì)信號(hào)進(jìn)行提取、變換、分析和綜合等處理過程的統(tǒng)稱。信號(hào)處理的目的去偽存真特征抽取編碼解碼去除信號(hào)中冗余的和次要的成分，包括不僅沒有任何意義反而會(huì)帶來干擾的噪音。把信號(hào)變成易于進(jìn)行分析和識(shí)別的形式。把信號(hào)變成易于傳輸、交換與存儲(chǔ)的形式（編碼），或從編碼信號(hào)中恢復(fù)出原始信號(hào)（解碼）。21模擬信號(hào)處理ui(t)uo(t)1/RC1/RCRR1RFC+-+RR1RFC+-+22組成：心電放大器CPUA/D存儲(chǔ)顯示信號(hào)處理功能：心電信號(hào)采集、顯示、存儲(chǔ)去噪波形檢測(cè)（參數(shù)

7、提?。┎☆愖R(shí)別例：心電監(jiān)護(hù)儀數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)舉例23數(shù)字信號(hào)處理的步驟模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC數(shù)字信號(hào)處理DSP數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC自變量(時(shí)間)和幅值同時(shí)離散化變換域分析、數(shù)字濾波、識(shí)別、合成數(shù)字信號(hào)還原為模擬信號(hào)保證信息不丟失的理論基礎(chǔ)是：采樣定理24信號(hào)處理的學(xué)科概貌－發(fā)展在國際上一般把1965年由Cooley-Turkey提出快速付里葉變換(FFT)的問世，作為數(shù)字信號(hào)處理這一學(xué)科的開端。而它的歷史可以追溯到17世紀(jì)--18世紀(jì)，也即牛頓和高斯的時(shí)代。25信號(hào)處理的學(xué)科概貌－理論基礎(chǔ)數(shù)字信號(hào)處理的基本工具：微積分，概率統(tǒng)計(jì)，隨機(jī)過程，

8、高等代數(shù)，數(shù)值分析，近代代數(shù)，復(fù)變函數(shù)。數(shù)字信號(hào)處理的理論基礎(chǔ)：網(wǎng)絡(luò)理論，信號(hào)與系統(tǒng)，離散線性變換(LSI)系統(tǒng)理論，離散付里葉變換(DFT)。26“信號(hào)處理”成為一些學(xué)科的理論基礎(chǔ)在學(xué)科發(fā)展上，數(shù)字信號(hào)處理又和最優(yōu)控制，通信理論，故障診斷等緊緊相連，成為人工智能，模式識(shí)別，