| 单词 | 信号处理及其应用 |
| 释义 | 【信号处理及其应用】 拼译：signal processing and its application 信号处理是根据预期的目的和要求，对载有信息的信号进行加工的过程的总称。信号分为模拟信号和数字信号两大类，对前者的处理称为模拟信号处理；对后者的称为数字信号处理。一般地，模拟信号经过抽样、量化和编码变为数字信号，以便在数字计算机上进行信号处理，因此，数字信号处理成为信号处理的重要支柱。 根据对信号使用的场合和要求的不同需要对它进行处理。为提高信号的可靠性，可采用滤波的方法去除混在信号中的噪声干扰；当信号幅度小到一定程度时，为了满足进一步处理的需要，必须对信号加以放大；当信号的频谱不适应信道传输特性时，需要对它进行调制；传输中信号受到失真而畸变时，需要对它进行均衡；在语言识别系统中，需要提取某些特性参数等。信号处理最基本的内容有变换、滤波、调制、解调、检测以及谱分析和谱估计等。其中，信号变换有傅里叶变换、正弦变换、余弦变换、沃尔什变换等；滤波有高通滤波、低通滤波、带通滤波、维纳滤波、卡尔曼滤波、线性滤波、非线性滤波等；随机信号的分析又称统计信号分析或估计，它通常又分线性谱估计与非线性谱估计，谱估计有周期图估计、最大熵谱估计等；在要求分析的信号不满足高斯分布、非最小相位等条件时，又有高阶谱分析法；自适应滤波与均衡是信号处理应用研究的重要领域，它包括横向LMS自适应滤波、格型自适应滤波、自适应对消滤波和自适应均衡等。另外，对于阵列信号还有阵列信号处理等。信号处理是一门既有复杂数理分析基础又有广阔实用工程前景的学科。它的数学理论有方程论、函数论、数论、随机过程论以及最优化理论等；它的技术基础有电路分析、合成和电子计算机技术。信号处理与一些新兴学科有着密切联系，诸如模式识别、人工智能、神经网计算，多媒体信息处理等，它把基础理论与工程应用紧密联系起来。信号处理是随着大规模集成电路和计算机技术的广泛应用而迅速发展的。信号可以用数字化形式来表示，而数字化的信号可以在电子计算机上通过软件来进行计算或处理。如果计算速度足够快，还可用超大规模的专用数字信号处理芯片来实时处理。因此，信号处理技术是以数字信号处理为中心而发展的。数字信号处理技术是20世纪60年代开始发展起来的，贝尔实验室及麻省理工学院林肯实验室用电子计算机对电路与滤波器设计进行仿真，莫定了数字滤波器的发展基础。1965年Cooley和Tukey提出了快速傅里叶变换(FFT)，对促进数字信号处理的发展起了决定性的作用，使频谱分析的傅里叶分析的计算速度提高了百倍以上，从而达到了可以利用电子计算机进行谱分析的目的，奠定了信号与系统分析的实用基础，形成了以数字滤波及快速傅里叶变换为中心内容的数字信号处理基本方法。整个60年代数字信号处理是以计算机进行的信号处理，多数用软件来实现。只是到了70年代大规模集成电路LST技术得到发展，才可能用硬件来实现数字滤波器。70年代中期数字信号处理已形成一门独立的学科。80年代随着超大规模集成电路的发展及各种数字信号处理芯片的出现，数字信号处理各种算法和理论进一步发展，数字信号处理的范围进一步扩充，包括一维数字信号处理、二维及多维数字信号处理、自适应信号处理等等。信号处理技术已被广泛应用到各种科学技术领域，诸如通信、雷达、遥感、声纳、声学、光学、生物、医学、宇宙航行、造船、核科学、地震勘探、气象以及电子测量仪器等方面。在通信领域中，信号处理应用更为突出。如(1)自适应数字数据传输系统，其核心是快速傅里叶变换处理机，可同时实现移频键控(FSK)、移相键控(PSK)等多种调制功能。在远距数据通信中采用数字信号处理技术实现自适应均衡和回波抵消。(2)语声高效编码。语声数字化后，一般占有较宽频带，通常需要64kbit／s码率，为进行窄带传输和高效存储需要进行码率压缩。中速编码要求将码率压缩到32kbit／s、16kbit／s以及8kbit／s仍能保持良好的语声音质。通过数字信号处理技术，已有多种自适应编码方案达到国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议的规定。低速编码要求将码率压缩到4．8kbit／s、2．4kbit／s以及800bit／s，已有很好的算法及硬件予以实现。(3)以数字滤波器取代通信设备中的模拟滤波器可以使设备体积减小、可靠性提高。快速傅里叶变换与多相滤波器可以实现多通道滤波器。国内电话通信，采用频分制和脉冲编码调制(PCM)的时分制，对于这两类多路通信的频分制与时分制之间的自动转换，需要采用数字滤波组与FFT等数字信号处理技术。(4)图像编码与压缩。无论静止图像或活动图像乃至电视图像，其数字编码后的数据量是非常大的，可以采用二维输送像信息编码与图象信号的数字处理将数据量压缩到1／10及至1／100。在图像处理上又如增强X射线、增强和分析探测森林火灾或农业航空摄影、分析卫星天气照片以及增强从月球和深空探测器送回的电视传输等，都需要用二维信号处理技术，排除背景干扰使图像清晰。雷达采用以数字信号处理系统为核心的自动控制和随动系统。目标进入雷达作用半径以内、一旦被自动跟踪雷达发现就进行跟踪，同时自动跟踪雷达将测得的目标当时参数随时送入计算机，以便计算机按事先规定的推算方法，迅速算出目标的航向、航速，引导导弹或其他射击武器去击中目标。在这个大系统中，数字计算机及其两端的A／D和D／A转换器就构成一个数字信号处理系统。在声纳方面，如海岸实时警戒系统，其核心是一个快速傅里叶分析系。由沿海岸线设置的若干个水听器监测其作用范围内水域中船舶和潜艇的航行噪声，经一定的模拟信号处理传送到监视站，经监视站内快速傅里叶分析系统的实时分析，包括对海洋噪声的滤波和多次平均，求得被测信号的频谱，然后将该信号谱与预先存贮的各种标准谱进行比较，从而识别出舰艇的类型、航速和航向，最后发出警报并显示和记录。在地震勘探方面应用数字计算机进行地震资料的数字处理，需要采用一套特殊的地震信息改善和信息自动提取、分析的数理统计方法。信息改善系统包括一维与二维数字滤波、最佳滤波、反鸣震与反卷积滤波以及深度点迭加等。因此，地震勘探、地震波测量和核试验监测都要用到多维信号处理技术。信号处理技术的应用已发展到不亚于电子计算机应用的广泛程度，将成为各行工程师都需要熟悉的一门基础性学科。快速、高效算法的研究，高处理速率实时硬件实现的研究以及新的应用研究将是推进信号处理理论和技术发展的主要课题。随着数字信号技术的发展以及数字信号处理芯片复杂性和速率的提高，许多非常复杂的计算和处理过程可以在一个芯片中得到实时处理，在数字程控交换机、数字卫星通信、数字移动通信，综合业务数字网(ISDN)、宽带综合业务数字网(B－ISDN)以及高清晰度数字电视系统中将广泛采用信号处理技术。【参考文献】：1 Alan V．Oppenheim Digital Signal Processing，New Jersey：PRENTICE－HALL，INC．，19752 何振亚，数字信号处理的理论与应用，第2版，北京：人民邮电出版社，1987．8，1～123 陈永彬，王仁华，语言信号处理，合肥：中国科学技术大学出版社，1990．11～154 井上伸雄，数字信号处理的应用，孙祺荫，孙绍明，聂涛译，北京：科学出版社，1991．1～5(北京邮电大学倪维桢教授撰) |
科学参考收录了7804条科技类词条，基本涵盖了常见科技类参考文献及英语词汇的翻译，是科学学习和研究的有利工具。