《文献检索》作业.docx
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《文献检索》作业
《文献检索》作业
第一题电子资源检索
1.检索主题:
数字信号处理的方法探讨
2.选择数据库:
CNKI中国期刊全文数据库
3.检索项:
[主题:
数字信号处理的方法探讨]并且[关键词:
信号处理]
4.限制条件:
时间:
2000~2009
范围:
核心期刊
匹配:
模糊
5.检索结果:
序号
篇名
作者
刊名
年/期
1
DSP芯片在帘子布卷绕张力控制系统中的应用
冯建兰
合成纤维工业
2009/05
2
基于Matlab的数字信号处理综合性实验设计
沈媛媛
实验室研究与探索
2009/08
3
功率因数数字化精确测量方法探讨
冯雪
高压电器
2009/04
4
“信号与系统”、“数字信号处理”和“控制工程基础”三门课程重叠内容的处理方法探讨
钱玲
教育理论与实践
2007/S1
5
《数字信号处理》双语课程分层次教学的探讨
李筠
光学技术
2007/S1
6
DSP在三相无刷直流电机中的应用
樊帆
微计算机信息
2007/02
第二题综述论文写作
数字信号处理的方法探讨
管永煌090802007
(赣南师范学院物电学院09电信本)
摘要:
主要对在各科技领域数字信号处理方法的探讨以及提出些意见与建议,数字信号处理的方法对我们人类社会的发展具有极其重要的作用与意义。
关键词:
数字信号处理;课程体系改革;抗移频干扰技术;FPGA;DSP;地形信号处;FFT
中图分类号:
TN911.72文献标识码;A
Digitalsignalprocessingmethodisdiscussed
GuanYongHuang090802007
(gnnucontentelectricityinstitute09telecomthis),
Abstract:
inthefieldofscienceandtechnologyofdigitalsignalprocessingmethodandputsforwardsomeopinionsandSuggestions,digitalsignalprocessingmethodtothedevelopmentofhumansocietyhasextremelyimportantroleandsignificance.
Keywords:
digitalsignalprocessing,Thecurriculumsystemreform,Resistancetoshiftfrequencyinterferencetechnique,TheFPGA,DSP,Terrainsignal,FFT
0前言
数字信号处理在很多方面都用得到,用在不同的地方也有不同的方法,所以对数字信号处理的方法探讨具有极其重要的意义,以下内容就是有关对数字信号处理在不同的用途的方法探讨,如对信号与系统”、“数字信号处理”和“控制工程基础”三门课程重叠内容的处理方法探讨:
“信号与系统”、“数字信号处理”和“控制工程基础”是电子类本科生的主干技术基础系列课程,这三门课程有关知识点的理解和掌握,对学生进一步学习专业知识和培养专业素质都具有重要意义[1];对LFM脉冲压缩雷达抗移频干扰的方法研究:
脉冲压缩雷达发射宽脉冲(提高平均发射平均功率)以实现足够大的作用距离、接收通过脉冲压缩获得窄脉冲以提高距离分辨率,较好地解决了雷达作用距离与距离分辨率之间的矛盾[2];对光纤陀螺信号处理电路中FPGA与DSP的接口方法研究:
光纤陀螺诞生于1976年,是一种利用Sagnac效应敏感旋转角或旋转角速率的新型全固态惯性仪表,在数字闭环光纤陀螺的信号处理系统的设计中,采用高速刀D和D/A、FPGA以及DSP等器件设计信号采集和处理电路来构成闭环控制回路。
该信号采集和处理电路由前放、滤波、高速A八)、时序与逻辑控制芯片FPGA、DSP电路、高速DIA、UART接口电路等组成[3];对应用小波变换处理地形信号的方法研究:
在地形信号预先确知的前提下,设计巡航导弹地形跟踪系统的控制器[4];对在TMS320VC54xDSP上实现DIT实序列基2FFT的两种方法探讨:
数字信号处理是利用计算机或专用的数字设备对信号进行分析、合成、交换、估计、辨识等加工处理,提取有用信息并进行传输与应用[5]。
1.“数字信号处理”讲授主要内容
数字信号处理已成为信息处理学科中一个重要并且十分活跃的核心技术之一。
掌握数字信号处理技术,己成为电子类专业学生必不可少的基本技能。
一般采用3~4学分完成全部课程内容,通常不包括详细数字信号处理硬件设计和编程。
该课程介绍了数字信号处理的基本原理和实现方法,内容包括:
离散时间信号与系统,离散傅立叶变换及其快速傅立叶算法,uR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计与实现,数字系统的结构和有效字长效应,多采样率信号处理的基本原理,数字信号处理基础硬件知识[3]。
该课程的目标是使学生牢固掌握离散时间信号和系统分析的荃本原理和基本分析方法。
深入理解离散信号频域分析的琴本原理,学会应用离散傅立叶变换和快速算法解决信号分析问题的方法。
掌握数字滤波器的设计原理和实现方法。
为学生进一步学习有关信息、通信等方面其它课程打下良好的理论签础。
[6]
2.信号与系统”、“数字信号处理”和“控制工程基础”三门课程重叠内容的处理方法探讨
课程体系改革的思路和处理方法
“信号与系统”、“数字信号处理”和“控制工程基础”三门课程通常是电子类专业学生的必修课,学生基本没有选择的余地。
而电子类专业是当前科技发展速度最快的学科,新思想、新技术层出不穷,需要学生利用有限而宝贵的时间迅速掌握,因此,我们应该更加合理的安排各课程体系,希望在同样的时间内,使学生能学到更多的知识。
通过上述分析,我们己发现三门课程之间存在部分内容的重叠和重复讲授的现象,显然不适应当前教学改革的形势。
因此,我们认为有必要采取更加合理的课程教学体系,重新整合各课程内容,优化课程体系。
为了实现更加合理的课程体系和知识连贯性。
首先,应将三门课程合并成两门课程;其次,将“信号与系统”课程中有关离散信号与系统部分的内容,归并到“数字信号处理”课程中,保证整个“数字信号处理”课程的系统性,从而节省复习时间;再其次,将“控制工程基础”课程内容融合到“信号与系统”课程中,避免两门课程重复讲授同样内容。
通过整合,由三门课程变成“信号与系统”和“数字信号处理”两门课程,可以缩短总的授课时间,而且,教与学的过程将更加合理,知识的掌握将更加科学。
[7]
3.对LFM脉冲压缩雷达抗移频干扰的方法研究
抗移频干扰技术及一种实现方法
由于干扰信号的功率一般要比回波信号大很多,只要雷达接收机收到的干扰信号功率比回波信号大7~10dB,干扰信号就会使雷达接收机的AGC动作[2]。
此时一种可能发生的情况是强干扰信号会抑制弱回波信号,使雷达完全不能看到真目标回波;另一种可能是会同时出现一个较强的干扰信号和一个较弱的回波信号,但雷达的跟踪波门会被较强的干扰信号捕获,导致雷达给出错误的距离信息。
但对于自卫式干扰,这个错误的距离信息中也隐藏了真实目标回波的距离信息。
实际上,欺骗假目标的距离信息与真实目标回波的距离信息之差可以表示为:
ΔS=c·fd/(2K),雷达只要跟踪干扰假目标信号,利用测得的干扰假目标的距离信息S′,并同时解算出干扰信号的频移量fd的大小和方向,据此处理计算出真假目标的距离差对干扰假目标的距离信息S′进行补偿,就能够获得真实目标的距离信息S。
由于自卫式干扰机及其平台以速度V运动,则解算所得的频移量fd是由移频干扰所附加的频移和干扰机因运动产生的多普勒频移两部分组成的。
频移量fd的解算可以利用数字接收机技术测量出脉压后信号的中心频率f0′,如果f0′=f0+B/2,则为真实目标回波;如果f0′>f0+B/2,则fd=2(f0′-f0-B/2)>0,假目标领先于真目标,真目标的距离S=S′+ΔS;否则,S=S′-ΔS。
一种基于数字接收机抗移频干扰技术的具体实现方法如图1所示。
其中,宽带多位AD芯片和实现技术满足中频采样的要求,高速数字信号处理技术和大规模可编程器件的应用为正交采样后信号实时处理(信号相位的测量与计算)而得到真实目标距离信息提供技术保证。
采用数字接收机中的相位测量方法[7]对脉压输出信号的中心频率进行处理测量,在压缩信号的主瓣内,载波近似为一个正弦波,推导如下。
两个宽带AD的输入信号分别为
式中:
Φ为初相;设AD取样周期为ts,取样后信号为
式中:
n为整数,处理器完成以下两步工作
式中:
Δφ(i)为间隔i个取样周期ts时间单元的两个
相角的相位差,所测得的中心频率f0′为
这种抗干扰技术的突出特点是只改变了雷达内部的跟踪算法,因此干扰方难以察觉,同时使干扰信号源变成了雷达跟踪的信标。
[8]
4.对光纤陀螺信号处理电路中FPGA与DSP的接口方法研究
4.1FPGA与DSP通过驱动或电压转换器件74LVCH245直接相连
以n公司的TMS320C3x系列DSP与ALTERA公司的EPFroK50V系列FPGA接口为例来说明FPGA与DsP通过驱动或电压转换器件74LvcH24sll】直接相连,其工作过程描述如下:
(1)当DsP有数据输出到FPGA时,首先由PAGEO和地址线A0通过逻辑组合后,产生数据接收申请信号至SINTx触发FPGA内部的接收事件,此时FPGA通过SELECT和川L分别选通74LVCH245的输出使能端OE和方向控制DIR,74LvCH245数据端口由高阻态变成使能,数据经由74LVCH245读入FPGA;
(2)当FPGA有数据发送至DSP时,由STR发出接收数据中断申请至INTx,DSP响应中断,由PAGEO和地址线A0通过逻辑组合产生选通74LVCH245的输出使能端OE和方向控制DIR的信号,74LVCH245数据端口由高阻态变成使能,数据经由74LVCH245读入DSP。
图1给出的是FPGA与DSP通过电压转换器件74LVCH245相连的接口示意框图。
该方案的优点是电路简单易实现,缺点是每一次数据传送都需要DSP响应中断一次,这占用了DSP大量的资源,因此这种方案若在DsP数字信号处理任务不是很繁重的场合中使用是一种比较经济、容易实现的途径。
[9]
4.2FpGA与DSP通过FIFO芯片实现无幼接口.
利用曰FO(先入先出存储器件芯片)作为输入输出缓冲器,这里选用CY卫RESS公司的CY7C4285FIF0s作为n公司的TMs320C671x[3]系列DsP与月叮ERA公司的EPF10K50v系列FPGA的缓冲接口方案,cY7c4285[2]是一款低功耗cM0s时钟RFo存储器,它可以实现与E田。
与DsP之间的无缝连接,DsP访问外部存储器器件必须通过外部存储器接口EMIF(ExtemalMemoryInteri触ce),TMs320c6000系列DsP的EMI尸4]l51具有很强的接口能力,可以与目前几乎所有类型的存储器直接接口,图2是DsP的EMIF与FIFo接口的具体硬件实现,当FPGA有数据输出时,首先通过SREN和SOE选通并将数据读进RFO,将FIFO的半满标志PAF作为DSP的输入信号,PAF用来告诉DSP此时FIFO中的有效数据是可以读取的(而且容量是FIFO总大小的一半),以便DSP产生一个中断来读取FIFO中的数据块;同理,当DSP有数据输出时,通过CE3和ARE组合选通REN以及AOE选通OE将数据读进FIFO,当数据量达到FIFO总容量的一半时,由PAF发出接收申请信号给FPGA,FGPA接到申请信号后将数据读进FPGA。
这种方案的优点是可以保证DSP有充足的时间来进行数字信号处理运算,只有当进入FIFO的数据达到其容量(CY7C4285v64Kxlsbit)一半即半满状态时,DsP才响应一次中断,在中断中批量地将数据取走。
另外还可以利用wS320C6000系列DSp的EDMA(EnhaneedDireetMemowAeeess),启动EDMA通道传输,可将FIFO中的数据读入内部RAM中。
使用EDMA方式传输数据的好处在于:
EDMA控制器可以独立于CPU工作,从而可方便地实现片内存储器、片内外设以及外部存储空间之间的数据转移而不影响CPU正在执行的程序。
由外部中断州T3启动EDMA传输,可以大大提高传输速率和CPU的工作效率。
这种方案的缺点是R于O芯片在一定程度上会带来系统功耗的增加以及增加系统PCB印制板的面积。
L3FPGA与DSP通过即GA内郁的FIFO教据级冲粉实现接口这种方案是利用FPGA内部通过VHDL语言编程制作的HFO(先入先出存储器件芯片)模块作为输入输出缓冲器l6],这与2.2方案中不同的是这种方案的优点是不需要额外的增加硬件成本和PcB印制板的面积就可以实现n公司的TMS32OC3x系列DSP与ALTERA公司的EPF10K50V系列FPGA的理想接口方案,但有一个要求是FPGA芯片的性能要足够好,否则会影响到在其内部制作的FIFO模块的性能。
图3给出的是利用FPGA内部的E于O数据缓冲器实现FPGA与DSP通过接口示意图,其工作过程如下:
当DSP有数据输出时,通过PAGEO和侧W选通FIFO并开始数据传输,当RFO中接收的数据量达到其容量的一半时,由H一发出半满“中断”信号至FPGA的SINTx,FPGA响应“中断”将一批数据取走;当FPGA有数据输出时,同样是先将数据暂存在FIFO中,当存入的数据量达到其容量的一半时,由比F发出半满信号至DSP的州Tx,DSP响应中断将一批数据取走。
等待着下一次中断的到来,在这期间DSP可以继续执行原来的算法程序,只需在响应下一次中断时将数据取走便可,这大大地提高了DSP的工作效率,更大程度上发挥了DSP和FPGA的性能。
在很多应用中,尤其是速度要求较高同时电路体积不能过大的场合,利用FPGA内部的R田O数据缓冲器实现FPGA与DSP的接口已经成为主流方案之一。
除了上面介绍的三种常用DSP与R田O接口方案之外,还有使用双口RAM作为数据缓冲存储器来实现DSP与FIFO接口方案的例子,但是相对于先入先出FIFO器件的使用而言,双口RAM的使用要复杂一些,限于篇幅略去了采用双口RAM实现DSP与FPGA接口方案的讲述。
[10]
5.对应用小波变换处理地形信号的方法研究
5.1低通滤波方法
分析地形信号包含的频带信息,输人信号的带宽约为0.25rad/S。
因此,地形信号中出现的一些尖峰和毛刺可以视为地形的高频噪声和干扰,若将其剔除,在频域内采用最直接的方法是低通滤波。
[11]
实际的低通滤波器为:
由控制理论可知滤波器的截止频率为以
它反映了滤波器的通频带。
在仿真中采用带宽为lrad/S的滤波器。
[12]
5.2小波变换方法
在实际的工程中,有用信号通常表现为低频信号或是一些比较平稳的信号,而噪声信号则通常表现为高频信号。
这里考虑最简单的情形,可以按如下方法对信号进行滤波:
对原始信号即山地地形信号进行小波分解,如图l所示,CA是小波分解系数的低频部分,CD是小波分解系数的高频部分,代表信号的细节分量,然后令分解结果中的细节分量CD为零,最后进行小波重构,得到滤波后的信号。
用公式表示如下:
总结小波去噪的过程,可以分成以下三个步骤:
(1)对观测数据作小波分解变换,利用小波变换是线性变换的性质;
(2)对小波系数作阑值处理,并选择合适的阑值函数;
(3)对处理的小波系数作逆变换,即信号重构,就可以得到滤波后的信号。
文中对某巡航导弹地形跟踪信号进行了小波滤波的MATLAB仿真,采用小波函数“db4”,结果见图3、图4。
[13]
6.对在TMS320VC54xDSP上实现DIT实序列基2FFT的两种方法
6.1.实序列x(n)的FFT算法
离散FFT运算的输入和输出一般均是复序列,如果输入序列x(n)是按时间抽取(DIT)实数序列,其DFT为:
式中:
k=0,1,…,N-1,
是旋转因子[3]。
X(k)一般为复数,且实部偶对称,虚部奇对称,即X(0)与X(k)都是实数,且有X(k)=X*(N-k),1≤k≤N2-1。
当N=2M时,实输入序列(虚部为零)按位反序(码位倒置)、输出序列按自然序列的FFT流程图排列规律如下:
(1)全部计算分为M=log2N级,每级(每次迭代)都有N/2个蝶形运算单元。
在第m级(m=0,1,…,M-1),有:
式中:
Pm、Qm是参与本次蝶形运算的上、下节点,两节点之间的距离(序号之差)为2m,旋转因子WrN=Wr2m+1,r=0,1,…,2m-1。
第m级的Pm、Qm两点只参与本蝶形单元运算,其输出在第m+1级,且这一蝶形运算不再涉及别的点。
鉴于这一特点,编程时,可将输出仍放在输入数组中,进行“同址运算”。
由于每级都含有N/2个蝶形单元,每个单元需一次复数乘、两次复数加,因此,完成M级运算共需的复数乘法数Mc与复数加法数Ma分别为:
为防止中间计算结果溢出,对
(2)式进行改进:
(2)第m级的N/2个蝶形单元有N/2m+1个组,每级都有相同的结构与WrN旋转因子分布[4]。
在进行FFT运算前应先建立一个旋转因子表(twiddleindex)(如用C语言给出),按FFT运算时具体实现方式的不同,可以由多种排列方式,如:
按cos(2πr/N)、sin(2πr/N)(r=0,1,…,2m-1)格式进行实部、虚部交替排列;或者,前1/4周期为sin(2πr/N)(r=0,1,…,N/4)值,然后是cos(2πr/N)(r=N/4+1,…,N/2)值,实际上是sin(2πr/N)(r=0,1,…,N/2)前半周期值[5]。
如图1程序框图所示,TMS320C5402定点DSP用ISR(中断响应)方式采集数据形成256点实序列(第0级输入P0、Q0),存放在数据RAM中,起始地址2000h,数据长度16bits。
P0、Q0交替存放,顺序是:
P0(0)实部、虚部(为零);Q0(0)实部、虚部(为零);…;P0(127)实部、虚部(为零);Q0(127)实部、虚部(为零);Q15格式的旋转因子WrN存放在数据RAM起始地址1E00h中,WrN的实部、虚部交替存放,r=0,1,…,127。
数据RAM地址2000h~21FFh中为FFT第8级P8、Q8频域输出,P8、Q8交替存放,顺序是:
P8(0)(实部、虚部);Q8(0)(实部、虚部);…;P8(256)(实部、虚部);Q8(256)(实部、虚部)。
旋转因子表一般在FFT运算初始化时由数据区读入程序区,供程序链接。
TMS320VC5402内部具有16K字节的片内RAM和4K字节的片内ROM,可以设置处理器模式状态寄存器PMST中的MP/MC、OVLY、DROM位将片内RAM、ROM映射到不同的数据和程序储存器空间。
对FFT运算,应尽量使用内部RAM,可做如下设置:
(1)设置MP/MC=0,芯片工作在微计算机方式:
(2)设置OVLY=1,片内地址为0x80~0x3fff的DARAM既映射到程序区,又映射到数据区。
此外,还需对状态寄存器ST0和ST1的控制位做一些设置,如:
溢出方式位OVM=1,符号扩展方式位SXM=1,小数方式位FRCT=1等。
图1是TMS320C5402定点DSP实现按时间抽取实序列x(n)基2FFT算法的汇编程序框图(fft.asm源代码略)[6]。
[14]
上述方法是常用的Cooley-Turkey算法。
该算法比较直观,蝶形运算单元模块化,易于理解,但并未节省存储空间。
可以利用输出序列实部偶对称,虚部奇对称的性质,用输出序列的前半段计算输出频谱,这样可以节省一半的运算量与存储空间。
[15]
6.2.用N点复序列FFT来计算2N点实序列的FFT算法
为加快计算时间,可以同时计算两个实函数(实序列)的FFT。
设有两个N点的实函数f(n)与g(n),可将其中一个作为实部而另一个作为虚部,构成复函数z(n):
z(n)=f(n)+jg(n)(5)
由DFT的线性性质,上式z(n)的DFT是f(n)的DFT与g(n)的DFT之和,即:
Z(k)=ZR(k)+jZI(k)=F(k)+jG(k)
=[FR(k)+jFI(k)]+j[GR(k)+jGI(k)]
=[FR(k)-GI(k)]+j[FI(k)+GR(k)](6)
式中:
ZR(k)、ZI(k)、FR(k)、FI(k)、GR(k)、GI(k)分别为Z(k)、F(k)、G(k)的实部与虚部,K=0,1,…,N-1。
为了从Z(k)中分离出F(k)与G(k),将ZR(k)与ZI(k)分解为偶函数与奇函数,并依据DFT的奇、偶、虚、实对称性质,有:
Z(k)={[ZR(k)+ZR(n-k)]/2+[ZR(k)-ZR(n-k)]/2}
+j{[ZI(k)+ZI(n-k)]/2+[ZI(k)-ZI(n-k)]/2}(7)
比较式(6)和式(7),可得:
F(k)=12[ZR(k)+ZR(n-k)]
+12j[ZI(k)-ZI(n-k)]
G(k)=12[ZI(k)+ZI(n-k)]
-12j[ZR(k)-ZR(n-k)](8)
至此,F(k)、G(k)从Z(k)中分离出来[7]。
取N=256,在进行DIT基2FFT运算时,f(n)与g(n)共512个待处理的采样值,采用与前一种算法相同的存储结构,第0级输入P0、Q0的实部为f(n)的256个采样值,P0、Q0的虚部为g(n)的256个采样值,存放在数据RAM起始地址2000h中(数据长度16bits),旋转因子WrN的格式与前一种算法相同。
数据RAM地址2000h~23FFh中为F(k)(实部、虚部交替排列按自然顺序输出)的FFT输出,2400h~27FFh中为G(k)(同F(k)排列)的FFT输出。
图2是TMS320C54x定点DSP汇编语言实现同时计算两个实函数(分别为256点实序列)的DIT基2FFT的程序流程图(rfft.asm源代码略)[8]。
此方法使计算效率提高近一倍(需耗时分离F(k)、G(k)),但并未节省存储空间。
同前一种算法,若利用输出序列的前半段计算输出频谱,此方法也可以节省一半的运算量与存储空间。
[16]
7.结语
本综述研究结果表明:
对不同的领域的数字信号处理有着不同的方法,这些研究对我人类社会的发展起着至关重要的作用,是我们人类文明前进的阶梯,但是还存在不足之处,有些方法还是不够完善,效益不够高,对某一个问题的解决方法途径不是很多很充足。
因此我还需要找出更多更好的有关数字信号处理的方法来,并且我希望我们现代人在这方面能够做得更好更出色,为我们的人类文明作出更大的贡献。
我也相信随着社会及科技的发展,有关这方面的研究一定会取得不错的成绩。
参考文献
[1]钱玲,徐天成,“信号与系统”、“数字信号处理”和“控制工程基础”三门课程重叠内容的处理方法探讨,教育理论与实践[J],2007,27,143
[2]刘忠,陈登伟,谢晓霞,王国玉,王雪松,LFM脉冲压缩雷达抗移频干扰的方法研究,现代雷达[J],2006,28,84
[3]张晓峰,张桂才,光纤陀螺信号处理电路中FPGA与DSP的接口方法研究,红外与激光工程[J],2006,35,244
[4]史连艳,宋文渊,应用小波变换处理地形信号的方法研究,弹箭与制导学报[J],2004,24,191
[5]魏礼俊,胡毅,在TMS320VC54xDSP上实现DIT实序列基2FFT的
两种方法,仪器仪表学报[J],2005,26,741
[6-7]钱玲,徐天成,“信号与系统”、“
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