信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

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1、信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用姓名：學(xué)號(hào)：信號(hào)處理系統(tǒng)一.信號(hào)處理簡介1.什么是信號(hào)處理信號(hào)處理是研究用系統(tǒng)對含有信息的信號(hào)進(jìn)行變換以滿足人們想要的信號(hào)，進(jìn)而達(dá)到提取信息、便于利用的一種科學(xué)。信號(hào)處理的內(nèi)容包括濾波、變換、檢測、譜分析、估計(jì)、壓縮、識(shí)別等等一系列的加工處理。2.模擬信號(hào)處理與數(shù)字信號(hào)處理因?yàn)槎鄶?shù)科學(xué)和工程中遇到的是模擬信號(hào)，所以以前都是研究模擬信號(hào)處理的理論和實(shí)現(xiàn)。但是模擬信號(hào)處理很難做到高精度，其受環(huán)境影響較大，可靠性較差，當(dāng)系統(tǒng)某一參數(shù)的改變時(shí)，其硬件電路常常需要做出較大改變，很不靈活。隨著大規(guī)模集成電路以及數(shù)字計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，加上20世紀(jì)60年代末以來數(shù)字信號(hào)處理

2、理論和技術(shù)的成熟和完善，用數(shù)字方法來處理信號(hào)，即數(shù)字信號(hào)處理，已經(jīng)逐步取代了模擬信號(hào)處理。隨著信息時(shí)代、數(shù)字世界的到來，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)成為一門及其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。信號(hào)處理方式比較比較內(nèi)容模擬方式數(shù)字方式修改設(shè)計(jì)的靈活性修改硬件設(shè)計(jì)、更改硬件參數(shù)更改軟件程序可靠性和穩(wěn)定性容易受環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾的影響基本不受環(huán)境因素干擾精確度取決于元器件的參數(shù)精度AD、DA的量化誤差，處理器的運(yùn)算位數(shù)規(guī)模和復(fù)雜度集成度低、電路規(guī)模小、很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的復(fù)雜運(yùn)算集成度高、功能強(qiáng)、方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)處理由處理器運(yùn)算速度和存儲(chǔ)器存取速度決定對高頻信號(hào)的處理可以處理微波、毫米波乃至光波信號(hào)受A/

3、D速度和處理器運(yùn)算速度的限制實(shí)現(xiàn)的典型算法模擬加法器、減法器、乘法器、微分器、積分器；高通、低通、帶通濾波幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)所有的計(jì)算和算法數(shù)字信號(hào)處理有一下一些明顯的優(yōu)點(diǎn)：精度高：模擬網(wǎng)絡(luò)的精度由元件決定，模擬器件的精度很難達(dá)到10-3以上，而數(shù)字系統(tǒng)只要14位字長的就能達(dá)到10-4精度。在高精度系統(tǒng)中有時(shí)只能使用數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。靈活性高：數(shù)字系統(tǒng)的性能主要由乘法器的系數(shù)決定，而系數(shù)是存放在系數(shù)存儲(chǔ)器重的，因而只要改變存儲(chǔ)器的系數(shù)就可以得到不同的系統(tǒng)?？煽啃詮?qiáng)：數(shù)字系統(tǒng)只有兩個(gè)信號(hào)電平“0”和“1”，因而受周圍環(huán)境溫度及噪聲的影響較小。容易大規(guī)模集成：由于數(shù)字部件具有高度規(guī)范性，便于大規(guī)模集成，

4、大規(guī)模生產(chǎn)，對電路參數(shù)要求不嚴(yán)，因而產(chǎn)品成品率很高。分時(shí)復(fù)用：處理器的運(yùn)算速度越快，能處理的信道數(shù)目也就越多。由于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)以及應(yīng)用廣泛，本文主要以數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為主要內(nèi)容進(jìn)行介紹。二.數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)處理信號(hào)之前，首先要把輸入的模擬量信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行處理，最后再還原成模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理的簡單方框圖如圖1所示。前置預(yù)濾波器（抗混疊濾波）A/D數(shù)字信號(hào)處理芯片D/A模擬濾波(平滑濾波)模擬輸入模擬輸出圖1數(shù)字圖像處理的簡單方框圖1.前置預(yù)濾波器（抗混疊濾波）：根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，抽樣頻率必須大于兩倍信號(hào)的最高頻率，否

5、則在抽樣信號(hào)的頻譜將出現(xiàn)混疊效應(yīng)，抽樣信號(hào)將不能還原出原信號(hào)。在實(shí)際系統(tǒng)中，輸入信號(hào)中常?；煊懈哳l噪聲，這些噪聲使得抽樣后信號(hào)的頻譜出現(xiàn)混疊，不利于對原信號(hào)的復(fù)原，因此在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換前需進(jìn)行抗混疊濾波，將輸入模擬信號(hào)中高于抽樣頻率一半的分量濾除。2.A/D轉(zhuǎn)換：在模擬數(shù)字變換器(A/D轉(zhuǎn)換器)中每隔一個(gè)采樣周期T取出一次輸入模擬量的幅值，抽樣后的信號(hào)稱為離散時(shí)間信號(hào)，它只表示一些離散點(diǎn)0,T,1T,2T,3T……的信號(hào)值，這樣的抽樣過程其實(shí)就是對模擬信號(hào)的時(shí)間離散化過程。3.數(shù)字信號(hào)處理過程：經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)序列，數(shù)字信號(hào)序列被輸入到數(shù)字信號(hào)處理器中，數(shù)字信號(hào)處理器按照預(yù)先

6、的要求對其完成一些列的計(jì)算轉(zhuǎn)化，最后變?yōu)槿藗兿Ｍ妮敵鰯?shù)據(jù)。4.D/A轉(zhuǎn)換：由數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字信號(hào)需通過D/A轉(zhuǎn)換器，完成沖數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)應(yīng)在抽樣點(diǎn)上與輸入信號(hào)的幅值相同。5.模擬濾波(平滑濾波)：由D/A轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)還要經(jīng)過模擬濾波器，從而過濾掉一些不需要的高頻噪聲，平滑成所需要的模擬輸出信號(hào)。圖1所示為數(shù)字信號(hào)處理基本框圖，實(shí)際的系統(tǒng)不一定要包括它的所有部分。例如，有的系統(tǒng)只需要數(shù)字輸出，可以直接以數(shù)字形式顯示或打印，就不再需要D/A轉(zhuǎn)換器了；又有一些系統(tǒng)本身輸入的就是數(shù)字量，因而就不需要A/D轉(zhuǎn)換器；純粹的數(shù)字系統(tǒng)只需要數(shù)字信號(hào)處理器這一核心部分就

7、行了。圖1中的數(shù)字信號(hào)處理器可以是數(shù)字計(jì)算機(jī)或者微處理器，通過軟件編程對輸入信號(hào)進(jìn)行一種預(yù)期處理，這是一種軟件實(shí)現(xiàn)的方法。另一種方法使用基本的數(shù)字硬件組成專用處理器或?qū)Ｓ脭?shù)字信號(hào)處理芯片作為數(shù)字信號(hào)處理器，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，但由于是專用的，因此只能完成某一具體的加工處理，而不能完成其他類型的加工處理，這是它的缺點(diǎn)。第三種數(shù)字信號(hào)處理器就是現(xiàn)在最為流行的通用數(shù)字信號(hào)處理芯片它是專為信