數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

王志勇，王 強(qiáng)

(長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院，長(zhǎng)春 130012)

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

王志勇，王 強(qiáng)

(長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院，長(zhǎng)春 130012)

數(shù)字化信號(hào)處理技術(shù)不但為企業(yè)的生產(chǎn)提供了便利，也逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊豁?xiàng)技術(shù)，已全面應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)等。針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)分析與探討，希望對(duì)未來我國(guó)社會(huì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)；實(shí)現(xiàn)方法；應(yīng)用；發(fā)展前景

王強(qiáng)(1985-)，男，助教，本科。

近幾年，數(shù)字信號(hào)發(fā)展相對(duì)成熟，數(shù)字技術(shù)的普及與集成電路的發(fā)展顛覆了傳統(tǒng)的測(cè)控技術(shù)，成為了有效的高端技術(shù)，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和千家萬戶中。數(shù)字信息的應(yīng)用滿足了人們生產(chǎn)、生活的需要，過去的模擬信號(hào)可控性不強(qiáng)，已逐漸被數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)取代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)成為了未來社會(huì)發(fā)展的新趨勢(shì)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，促進(jìn)了我國(guó)現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展。

1 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方式

采用軟件實(shí)現(xiàn)編程，運(yùn)用專用硬件將兩者途徑相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理。軟件應(yīng)用主要體現(xiàn)在編程過程，可通過現(xiàn)有的程序進(jìn)行處理，并通過處理進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用。在加法器、乘法器中可以組成一個(gè)專用的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理，這是專用硬件的運(yùn)用。將軟件和專用硬件有效結(jié)合并在數(shù)字信號(hào)處理中進(jìn)行應(yīng)用，這是目前比較普遍的方式。計(jì)算機(jī)設(shè)備是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用的重要設(shè)備，但在處理功能上，不同系統(tǒng)是不同的處理方式，這在一定程度上體現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的優(yōu)越性。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，已經(jīng)走向成熟階段，穩(wěn)定性的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了技術(shù)水平的提升，大大提升了安全性。

2 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用

2.1 圖形圖像領(lǐng)域

數(shù)字圖像信號(hào)處理技術(shù)是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理的過程。早期的圖像處理，是人們借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖形圖像的信息處理，隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字圖像處理打破了原有的圖像處理技術(shù)，提升了視覺效果，并改善了圖像質(zhì)量。在采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)后，無論是圖像領(lǐng)域的DVD圖像壓縮技術(shù)轉(zhuǎn)碼，還是在氣象云圖方面的技術(shù)處理，都改變了人們的工作生活方式。

2.2 機(jī)器人控制領(lǐng)域

機(jī)器人控制領(lǐng)域的應(yīng)用是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的一大突破，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以幫助機(jī)器人接收信息，并做出一些反應(yīng)。機(jī)器人的成功問世標(biāo)志著我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的提升，技術(shù)人員控制系統(tǒng)水平的提升也源于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用，未來在人工智能方面也將運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，相信會(huì)取得突破性的進(jìn)展，為科研工作提供有力保障。

2.3 生物醫(yī)藥領(lǐng)域

21世紀(jì)，我國(guó)發(fā)展已經(jīng)全面進(jìn)入現(xiàn)代化，在臨床醫(yī)學(xué)中，生物醫(yī)藥的處理也離不開數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用。在醫(yī)院診斷檢查和監(jiān)護(hù)工作中，都應(yīng)用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)腦神經(jīng)學(xué)和細(xì)胞學(xué)工作的技術(shù)指導(dǎo)具有一定的作用。此外，心電和腦電等自動(dòng)分析過程也會(huì)應(yīng)用該技術(shù)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究中也占有一席之位。

2.4 電力系統(tǒng)領(lǐng)域

在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中也會(huì)用到數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，主要體現(xiàn)在對(duì)模擬量采集和測(cè)量的方面。隨著信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理理論有了較大的發(fā)展，在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越廣泛。在電力系統(tǒng)中，小波分析理論是一個(gè)研究熱點(diǎn)，在輸電線路故障和定位中，都與數(shù)字信號(hào)處理有關(guān)系。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是信息傳播速度快、準(zhǔn)確，在多機(jī)多任務(wù)中都可以進(jìn)行操作。

2.5 氣體檢測(cè)領(lǐng)域

隨著工業(yè)制造的發(fā)展，我國(guó)的環(huán)境受到嚴(yán)重污染，威脅著人類的生產(chǎn)和生活，人們對(duì)氣體污染也有了更清晰的認(rèn)知和重視。有害氣體和一些易燃易爆氣體一旦出現(xiàn)泄漏，對(duì)人們的工作環(huán)境會(huì)產(chǎn)生極大的傷害，因此，氣體檢測(cè)工作就顯得尤為重要。針對(duì)氣體檢測(cè)，近年來出現(xiàn)了新辦法和措施，可調(diào)諧二極管吸收光譜技術(shù)就是目前大氣污染物檢測(cè)的常用方式，這種技術(shù)在數(shù)字信號(hào)處理上準(zhǔn)確性較高，穩(wěn)定性也較強(qiáng)，在氣體檢測(cè)和治理方面起到了一定作用。

2.6 噪聲測(cè)量領(lǐng)域

目前，在噪聲測(cè)量中直接對(duì)噪聲的聲強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量是非常困難的，但是聲壓卻是比較容易測(cè)得的物理量。將信號(hào)處理技術(shù)運(yùn)用于噪聲測(cè)量領(lǐng)域中，技術(shù)人員就可以研制出以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的噪聲頻譜分析儀，這一分析儀在處理信號(hào)時(shí)，其動(dòng)態(tài)范圍非常大，且抗干擾能力也非常強(qiáng)。

3 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展

3.1 與微處理器的有機(jī)融合

由于微處理器的制作成本較低，還能執(zhí)行智能的定向控制任務(wù)，所以技術(shù)人員選擇將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與微處理器進(jìn)行融合，通過融合處理，有效彌補(bǔ)了微處理器的缺陷，還有效降低了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

3.2 實(shí)施定點(diǎn)運(yùn)算

從定點(diǎn)運(yùn)算的角度考慮，浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的運(yùn)算精度是非常高的，且其動(dòng)態(tài)范圍更大，但是浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的成本過高，不適合推廣。定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的成本比較低，其運(yùn)算精度也很高，對(duì)存儲(chǔ)器的要求很低。

3.3 改進(jìn)內(nèi)核結(jié)構(gòu)

今后的數(shù)字信號(hào)處理器，其內(nèi)核結(jié)構(gòu)將會(huì)隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)生變化，未來的處理器將會(huì)以多通道、單指令的處理器為主。

3.4 系統(tǒng)集成

在數(shù)字信號(hào)處理中，系統(tǒng)級(jí)集成將會(huì)是未來數(shù)字信號(hào)技術(shù)發(fā)展的主流。技術(shù)人員將幾個(gè)數(shù)字信號(hào)處理芯核及相關(guān)的存儲(chǔ)單元都集成在同一個(gè)芯片上，進(jìn)而形成數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)級(jí)集成電路。

4 結(jié)語

近幾年，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在我國(guó)的醫(yī)藥衛(wèi)生、電路系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境下，也要求數(shù)字信號(hào)處理逐漸向低功率化的方向發(fā)展，以滿足不同用戶的真實(shí)需求。

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Applicationanddevelopmentofdigitalsignalprocessingtechnology

WANG Zhi-yong, WANG Qiang

(College of Optoelectronic Information, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130012, China)

Digital signal processing technology not only facilitates the production of enterprises, but also becomes an indispensable technology in people’s daily life. It has been widely applied in the fields of industry, medical and health. The application and development of digital signal processing technology were made a detailed analysis and discussion, hoping to contribute to the development of our society in the future.

Digital signal processing technology; Implementation method; Application; Development prospect

TN911.72

A

1674-8646(2017)21-0114-02

2017-09-22

王志勇(1983-)，男，助教，本科；