數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

王志勇，王 強

(長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院，長春 130012)

數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

王志勇，王 強

(長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院，長春 130012)

數(shù)字化信號處理技術(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钪胁豢扇鄙俚囊豁椉夹g(shù)，已全面應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)等。針對數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進行了詳細分析與探討，希望對未來我國社會的發(fā)展做出貢獻。

數(shù)字信號處理技術(shù)；實現(xiàn)方法；應(yīng)用；發(fā)展前景

王強(1985-)，男，助教，本科。

近幾年，數(shù)字信號發(fā)展相對成熟，數(shù)字技術(shù)的普及與集成電路的發(fā)展顛覆了傳統(tǒng)的測控技術(shù)，成為了有效的高端技術(shù)，廣泛應(yīng)用于計算機領(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，過去的模擬信號可控性不強，已逐漸被數(shù)字信號處理技術(shù)取代，數(shù)字信號處理技術(shù)成為了未來社會發(fā)展的新趨勢。數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴大，促進了我國現(xiàn)代化社會的發(fā)展。

1 數(shù)字信號處理技術(shù)的特點及實現(xiàn)方式

采用軟件實現(xiàn)編程，運用專用硬件將兩者途徑相結(jié)合，以實現(xiàn)數(shù)字信號處理。軟件應(yīng)用主要體現(xiàn)在編程過程，可通過現(xiàn)有的程序進行處理，并通過處理進行開發(fā)應(yīng)用。在加法器、乘法器中可以組成一個專用的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信號的處理，這是專用硬件的運用。將軟件和專用硬件有效結(jié)合并在數(shù)字信號處理中進行應(yīng)用，這是目前比較普遍的方式。計算機設(shè)備是數(shù)字信號處理技術(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)字信號處理技術(shù)的優(yōu)越性。數(shù)字信號處理技術(shù)經(jīng)過長期發(fā)展，已經(jīng)走向成熟階段，穩(wěn)定性的發(fā)展進一步推動了技術(shù)水平的提升，大大提升了安全性。

2 數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用

2.1 圖形圖像領(lǐng)域

數(shù)字圖像信號處理技術(shù)是將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過計算機進行圖像處理的過程。早期的圖像處理，是人們借助計算機進行圖形圖像的信息處理，隨著科技的進步，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 機器人控制領(lǐng)域

機器人控制領(lǐng)域的應(yīng)用是數(shù)字信號處理技術(shù)的一大突破，數(shù)字信號處理技術(shù)可以幫助機器人接收信息，并做出一些反應(yīng)。機器人的成功問世標志著我國現(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)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用，未來在人工智能方面也將運用數(shù)字信號處理技術(shù)，相信會取得突破性的進展，為科研工作提供有力保障。

2.3 生物醫(yī)藥領(lǐng)域

21世紀，我國發(fā)展已經(jīng)全面進入現(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)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用。在醫(yī)院診斷檢查和監(jiān)護工作中，都應(yīng)用了數(shù)字信號處理技術(shù)，對腦神經(jīng)學(xué)和細胞學(xué)工作的技術(shù)指導(dǎo)具有一定的作用。此外，心電和腦電等自動分析過程也會應(yīng)用該技術(shù)，數(shù)字信號處理技術(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)域中也會用到數(shù)字信號處理技術(shù)，主要體現(xiàn)在對模擬量采集和測量的方面。隨著信息科學(xué)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號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研究熱點，在輸電線路故障和定位中，都與數(shù)字信號處理有關(guān)系。數(shù)字信號處理技術(shù)的優(yōu)點是信息傳播速度快、準確，在多機多任務(wù)中都可以進行操作。

2.5 氣體檢測領(lǐng)域

隨著工業(yè)制造的發(fā)展，我國的環(huán)境受到嚴重污染，威脅著人類的生產(chǎn)和生活，人們對氣體污染也有了更清晰的認知和重視。有害氣體和一些易燃易爆氣體一旦出現(xiàn)泄漏，對人們的工作環(huán)境會產(chǎn)生極大的傷害，因此，氣體檢測工作就顯得尤為重要。針對氣體檢測，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的常用方式，這種技術(shù)在數(shù)字信號處理上準確性較高，穩(wěn)定性也較強，在氣體檢測和治理方面起到了一定作用。

2.6 噪聲測量領(lǐng)域

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

3 數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展

3.1 與微處理器的有機融合

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)字信號處理技術(shù)與微處理器進行融合，通過融合處理，有效彌補了微處理器的缺陷，還有效降低了整個系統(tǒng)的運行成本。

3.2 實施定點運算

從定點運算的角度考慮，浮點數(shù)字信號處理技術(shù)的運算精度是非常高的，且其動態(tài)范圍更大，但是浮點數(shù)字信號處理器的成本過高，不適合推廣。定點數(shù)字信號處理器的成本比較低，其運算精度也很高，對存儲器的要求很低。

3.3 改進內(nèi)核結(jié)構(gòu)

今后的數(shù)字信號處理器，其內(nèi)核結(jié)構(gòu)將會隨著信息技術(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)字信號處理中，系統(tǒng)級集成將會是未來數(shù)字信號技術(shù)發(fā)展的主流。技術(shù)人員將幾個數(shù)字信號處理芯核及相關(guān)的存儲單元都集成在同一個芯片上，進而形成數(shù)字信號處理系統(tǒng)級集成電路。

4 結(jié)語

近幾年，數(shù)字信號處理技術(shù)在我國的醫(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。在社會經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境下，也要求數(shù)字信號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；