數(shù)字信號處理技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用

韓川

中徽建技術(shù)有限公司，中國·安徽 合肥 230000

1 引言

從技術(shù)層面來講，數(shù)字信號處理技術(shù)是以數(shù)字的方式對目標信號進行表示并采用特殊技術(shù)對其進行處理，使其能被充分利用。數(shù)字信號處理技術(shù)是信號處理技術(shù)中的一個重要分支，該項技術(shù)與傳統(tǒng)的模擬信號處理技術(shù)有很大不同，數(shù)字信號處理技術(shù)主要適用于對數(shù)字信號的微處理，能根據(jù)具體的需求快速、精準且全面地處理目標數(shù)字信號[1]。下面結(jié)合實際，對數(shù)字信號處理技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用問題做具體分析。

2 數(shù)字信號處理技術(shù)特征與優(yōu)勢分析

與傳統(tǒng)的模擬信號處理技術(shù)相比，數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢明顯。數(shù)字信號處理技術(shù)具有遠程控制功能，同時還能對不同設(shè)備、不同軟件以及不同用途的待處理內(nèi)容采用不同的方式進行處理，從而讓處理結(jié)果更加精準可靠，更具有應(yīng)用價值。實踐證明，相較傳統(tǒng)的信號處理技術(shù)，數(shù)字信號處理技術(shù)的靈活性要更高，更便于操作與運用。例如，在計算機領(lǐng)域的科研人員在處理數(shù)字信號時，利用專用的數(shù)字信號處理器就能在短時間內(nèi)準確編譯出不同類別的程序，從而大大提高數(shù)字信號處理效率與質(zhì)量。而目前的數(shù)字信號處理器之所以能如此快速且精準，主要是因為數(shù)字信號處理器使用的是專屬芯片，更利用哈佛結(jié)構(gòu)設(shè)計而成。在運用數(shù)字信號處理器對數(shù)字信號進行處理時，處理器中的芯片始終處于獨立運算狀態(tài)，這意味數(shù)字信號處理器中有專屬的信號傳輸通道。除此之外，數(shù)字信號處理技術(shù)的優(yōu)勢還體現(xiàn)在同時處理信號數(shù)據(jù)與指令，即擁有極快的數(shù)據(jù)信號處理速度。另外，數(shù)字信號處理技術(shù)還有很高的集成性，有多種用途與功能[2]。

目前電子信息工程中的數(shù)字信號處理技術(shù)能夠通過不同型號設(shè)備之間相互協(xié)調(diào)，并借助于計算機網(wǎng)絡(luò)軟件的使用科學(xué)合理地處理各項數(shù)字和信息，有效提升信息處理效率和處理質(zhì)量。在信息數(shù)據(jù)的處理過程中，結(jié)合數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用，還能夠有效利用和處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，發(fā)揮出數(shù)據(jù)信息處理優(yōu)勢，使用數(shù)據(jù)處理器把采集器調(diào)制成為解調(diào)器。跟其他類似的儀器相比較數(shù)據(jù)處理器的運行要更加快速和準確，更加適合完成濾波任務(wù)。數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用能夠科學(xué)合理地調(diào)整好數(shù)字信號處理系統(tǒng)硬件設(shè)備和軟件設(shè)計的不足之處，確保處理工作完成得更加快捷高效，針對控制目標實現(xiàn)全方位、全系統(tǒng)控制[3]。

數(shù)字信號處理流程如圖1所示。

圖1 數(shù)字信號處理流程圖

3 數(shù)字信號處理技術(shù)在電子信息工程中的具體應(yīng)用

3.1 移動機器人領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，該項技術(shù)也開始進入機器人設(shè)計領(lǐng)域并在此領(lǐng)域發(fā)揮出了重要作用。如調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前許多新型移動機器人的控制系統(tǒng)中包含有USB主線，機器人的移動、動作等均與USB 總線以及移動控制卡有關(guān)。如當操作機器人對周邊環(huán)境進行監(jiān)測時，首先是通過USB 總線以及移動控制向機器人發(fā)布相應(yīng)的指令，移動機器人接收到指令后發(fā)揮自身功能建立起分布式的環(huán)境探測系統(tǒng)，并精準定位周邊環(huán)境中的監(jiān)測目標，對待測目標進行動態(tài)的追蹤與監(jiān)測。在操作機器人監(jiān)測過程中還能通過移動控制卡與USB 總線來操控機器人躲避障礙或是調(diào)整路線，從而讓監(jiān)測任務(wù)順利高效完成。由此可知，移動控制卡是機器人控制系統(tǒng)中的重要構(gòu)成，而移動控制卡的核心技術(shù)是數(shù)字信號處理技術(shù)，核心內(nèi)容是數(shù)字信號處理器。所以在現(xiàn)階段的機器人設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)字信號處理技術(shù)起著不容忽視的重要作用。通過數(shù)字信號處理技術(shù)，才能向機器人發(fā)送任務(wù)指令，機器人才能順利開展動作，并且機器人采集到的各項數(shù)據(jù)也能實現(xiàn)準確轉(zhuǎn)換與及時傳輸?？偟膩碚f，在移動機器人研究設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)字信號處理及時以及數(shù)字信號處理器起著將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，控制機器人動作的重要作用[4]。

3.2 無線電系統(tǒng)中的運用

軟件無線電屬于信息化時代的一項比較先進的新型通信模式。軟件無線電通信模式是以設(shè)備硬件作為通信系統(tǒng)的載體，然后通過PC 軟件或移動終端來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息通信。軟件無線電通信模式的運行離不開數(shù)字信號，對數(shù)字信號的處理方式與處理速度將直接影響通信質(zhì)量與效率。目前，軟件無線電通信模式下的數(shù)字信號處理主要是利用當前專用的數(shù)字信號處理器來完成。利用數(shù)字信號處理器，軟件無線電能以各種軟件形式實現(xiàn)無線通信功能?；跀?shù)字信號處理技術(shù)的軟件無線通信運作方式主要為借助數(shù)字信號的變頻完成數(shù)據(jù)傳輸，通過A/D 變換轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。在運用軟件無線電進行通信時，首先要轉(zhuǎn)換設(shè)備射頻信號，將射頻信號轉(zhuǎn)換為寬帶信號，之后再利用寬帶完成數(shù)據(jù)傳輸。在這一環(huán)節(jié)中，A/D 轉(zhuǎn)換器發(fā)揮著重要作用。A/D 轉(zhuǎn)換器會按照相應(yīng)的參數(shù)或協(xié)議對設(shè)備中頻信號進行量化處理，之后信號再被數(shù)字信號處理器進行處理并被終端設(shè)備上的無線通信軟件進行使用[5]。

3.3 短波通信中的應(yīng)用

數(shù)字信號處理技術(shù)當前的應(yīng)用范圍十分廣泛，其不僅在機器人研發(fā)、無線通信等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，而且還是短波通信領(lǐng)域的一項不可缺少的技術(shù)手段。在短波通信中，射頻信號需要經(jīng)過數(shù)字信號處理技術(shù)的處理，同時中頻信號、通信系統(tǒng)中的信號模塊等都需要在經(jīng)過數(shù)字化處理后才能完成對音頻信號的傳輸。除了以上應(yīng)用外，數(shù)字信號處理技術(shù)在短波通信領(lǐng)域還承擔著對基帶信號進行數(shù)字量化以及輸出ACG 控制信號的作用。這兩種信號不同于短波信號中的音頻輸出，其主要是為了實現(xiàn)對信號波形的分析，所以ACG 信號主要是對信號進行放大增幅以及前端模擬操作，使其能夠在給終端設(shè)備傳輸信號時避免因為信號量化而形成的噪音[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，數(shù)字信號處理技術(shù)理念先進、優(yōu)勢顯著，合理應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)能有效提高電子信息工程發(fā)展水平，減少能源消耗，推動社會經(jīng)濟發(fā)展與國家實力增強，可以說在現(xiàn)代社會中發(fā)揮著重要作用。為此在當前背景下應(yīng)當進一步推進對數(shù)字信號處理技術(shù)的研究優(yōu)化與推廣應(yīng)用，讓數(shù)字信號處理技術(shù)更好地服務(wù)于社會。具體的普及推廣措施，如加強對人才的培養(yǎng)，根據(jù)數(shù)字信號處理技術(shù)的特征特點以及對人員的要求等制定科學(xué)的人員培訓(xùn)方案，定期對相關(guān)人員開展數(shù)字信號處理技術(shù)的教學(xué)培訓(xùn)，使各人員了解數(shù)字信號處理技術(shù)的構(gòu)成、技術(shù)原理和技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢等知識點，確保每一位操作人員都能夠熟練地應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)。另外，不斷深化研究，推動數(shù)字信號處理技術(shù)進一步發(fā)展，如促進數(shù)字信號處理技術(shù)朝系統(tǒng)集成、浮點數(shù)字信號等方向發(fā)展，全面提升技術(shù)水平。