智能化信號信息處理技術的發展與展望

文/王雙雙 于國棟

信息是一種人們對外部環境做出反應的訊號。可以通過信息對外部環境所發生的變動做出改變，而信號則是信息的一種載體。對信號信息的研究主要是以鉆研信號信息的如何分析與處理為主要部分，包含信息的獲取，信號轉換成信息，信息的存儲與傳輸，以及對信息的如何應用變換等。對其研究已經成為信息技術中的重要組成，并且其研究方法和理論已經涉及到各個科學研究領域，作為科學研究的一種重要理論和方式，是國家當前科學研究的主流，是我國科技強國的重點對象，也是世界科技發展的主體。

1 智能化信號信息的探索

1.1 信號的解讀

我們所說的信號，就是去傳遞和表達信息的。信號可分為模擬信號和數字信號。從廣義上來說還包括電信號光信號聲信號。從用途來講可分為雷達信號通訊信號等。我們來對模擬信號和數字信號進行解讀，模擬信號是隨著信息的變化幅度也隨著變化且是連續的，在時間上可以連續也可以間斷，數字信號則是在幅度信號都是間斷的。模擬信號處理是將信號轉換成近乎一樣的波動電信號，因此叫做模擬信號。數字信號處理利用“0”和“1”進行對信息的處理計算，完成對數字信號的處理。近幾年來數字信號快速發展成為一門理論成熟且與實踐緊密結合的基礎課程。

1.2 智能化信息信號的探索歷程

隨著對信號信息處理技術的要求越來越高，智能化的概念隨機被提出。信息信號的智能化處理也逐漸出現在科學家的視野里。這種新興科學技術迅速發展，當時我國科研人員也在不停工作研究。這種智能化信號信息處理方式具有安裝布置點簡單，韌性強，組網快特點，它的工作原理在所要進行操作的地方進行布點，每個節點去感應并且收集周圍的信號信息并且快速向初級終端傳輸，中級終端接受到采集的信號信息并且進行對操作區的觀察和檢測，中端檢測并且可以分析的數據有光照強度，溫度，濕度，物體的體積質量等信息，智能化信號信息的采集與分析對軍事，建筑，醫療以及交通運輸有著不可或缺的作用。

最早的智能化信號信息的處理是運用在美國軍事的WSN（無線傳感器網絡），利用多個廉價節點對監測點進行觀察監測，并且通過一種自組織多跳的網絡系統，進行是識別、采集和處理信號所包含的信息，并發送給終端。傳感器、感應對象和終端成了無線傳感器網絡的三個要素。其核心就是節點的處理，隨著智能化的發展，相應的節點傳感技術也在不斷的發展，微機電系統、片上系統、無線通信和低功耗嵌入式技術應運而生。這種傳感器以功耗低，成本低，自組織的方式，改變了信息信號的革命，引起了狂潮。這種方式可謂與互聯網結構和運營所相似。

但是最初的的WSN 只是對一些簡單的信號信息處理，例如溫度，光強，濕度等物理量，而我們需要更廣闊的信息量，例如圖像，音頻，視頻這種高質量的信息信號。于是，我們發展出WMSN，它是產生多媒體信息的一種節點傳感器，這些信息通過單跳或者多跳將信息傳入匯聚點，進行分析處理，并通過終端發射給用戶進行操作。WMSN 比WSN 具有高消耗，處理信息更加復雜，且qos 要求更高。所以WMSN 有著更高的性能，所以功耗也相應的提高。

2 智能化信號信息的未來期盼

2.1 智能化信號信息存在的問題

關于信息信號高質量問題解決了，但是信號的復雜性提高，對于接收器接受信號的要求也相應的復雜，為了提高接受信號的效率，我們改變其路由接受協議，我們一開始提出如洪泛路由協議、閑聊路由協議、SPIN 法等一系列平面路由協議以及 LEACH 協議，PEGASIS協議，TEEN 協議等一系列層次路由協議。協議的變通，并沒用使功耗降低，以及傳輸效率大幅度提升。因此提出了將信息融合，這項技術又受到傳感節點的影響，無法順利運營。從2006年科學家就提出壓縮感知等理論知識，該理論主要是針對傳感器節點的能量以及處理信息信號的能力有限產生的一種想法，在采集信息的同時立馬進行編碼并壓縮，利用少量的編碼進行投影以復原所有的信號信息。CS 僅限于對簡單的數據投影，因此在將來需要我們把CS 繼續發展下去。

2.2 對于智能化信號信息的期待

CS 融合技術就是對其數據融合處理，使得用戶有著更好的一體化體驗。信號信息的處理形式也被稱為多傳感融合技術，以一種高精度對原數據完整狀態評估并產生決策信息。信號信息的融合主要包括像素級的融合，特征級的融合，決策級的融合。總的來說，智能化信號信息的發展有著非常大的潛力，并且是信息技術的主體。我們在探索智能化信號信息的道路從未停止過腳步。

3 結束語

智能化信號信息的處理，從一開始的探索出信號信息的傳遞例如烽火傳號，使我們意識到信息信號傳遞的重要性，才到后來信號信息的分部處理再整合，使我們明白到智能化處理的快捷，最后信號信息的網絡處理，讓我們為之感嘆并且一直在探索中。當然智能化信號信息處理技術有利也有弊，如節點自身能量不足、對環境的抗逆性差以及處理信息能力不成熟。節點產生的數據遠大于本身能夠處理問題的能力，再加上功耗。一直是本質上的問題，但是從來不能阻擋我們對未來的智能化信號信息處理技術的探索。