２０１２年２月第１０卷第１期
地理空间信息
ＧＥＯＳＰＡＴＩＡＬ
ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
Ｆｅｂ．，２０１２Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．１
Bernese 软件在低高度角卫星信号处理中的应用
彭家頔，任
超，佘娣
（桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林541004）
摘
要：简单介绍了Bernese 软件的一些基本情况，包括主要功能、操作步骤和主要内容等，并利用4个IGS 站的观测值，
进行低高度角情况下的解算，对定位结果做分析研究。结果表明：Bernese 软件进行低高度角信号的定位解算能够满足工程需要和对GPS 精度的要求。
关键词：Bernese 软件；低高度角；数据处理中图分类号：P228.41
文献标志码:B
文章编号:1672-4623(2012)01-0107-02
收稿日期：2011-06-02
项目来源：国家自然科学基金资助项目（41071294）；广西科学基金资助项目（0991023）；广西研究生科研创新计划资助项目
（2010105960816M37）。
国际上目前广泛使用的GPS 精密定位软件有GAM-IT/GLOBK 、GIPSY/OASIS 和Bernese 处理软件。瑞士伯尔尼(BERNE )大学研制的Bernese 软件在国际GPS 高精度数据处理软件中占重要地位。近几年来，从Bernese 4.2升到5.0版本中，已有不少学者对于如何安装和使用该软件做出了比较详细地介绍，对于数据结构、处理流程等有各自的侧重点；并介绍了几种版本在Windows XP 下的操作方法，阐述了该软件的文件结构和数据处理流程
[1-5]
，并结合实际运用，进行了算例
分析。而对于较低卫星高度角的情况，目前并无太多详细地分析介绍，本文就着重于分析Bernese 软件在低高度角信号分析处理中的作用。
1软件概述
Bernese GPS 软件是由瑞士伯尔尼大学天文研究所研究开发的GPS 数据处理软件，同其余几种国际广泛使用的GPS 处理软件相比，Bernese 提供源代码，可以进行二次开发，在Windows 和UNIX 等其他操作系统平台都可以使用[1]，可以处理GPS 数据、GLONASS 数据、GPS 和GLONASS 混合数据、SLR 数据。主体源程序使用FORTRAN 语言，1999年开始使用4.2版本，2004年推广5.0版本，最新版本5.2也即将推出。
Bernese 主要针对大学、研究机构和高精度的国家测绘机构等，负责高精度GPS 测量(例如一等网的布设)的机构、负责连续运行站GPS 接收机的机构以及要求高精度、高可靠性和高效率复杂应用的商业用户等单位。5.0版本实现了全新的窗口式操作界面，软件界面友好，模块间逻辑关系清晰，并且内嵌有图形软件，功能强大。它既采用双差模型，也采用非差模型，所以既可用非差方法进行单点定位，又可用双差方法
进行整网平差[4]。
2软件操作流程
Bernese5.0软件包括近100个程序，主要包括手工部分和批处理(BPE )部分，手工部分按照逻辑关系分为5个部分，均列在菜单栏里，具体为：格式转换部分RINEX 、卫星轨道部分orbit/EOP 、数据处理部分Pro-cessing 、辅助部分Service 、数据转换部分Conversion [6-7]。Bernese 批处理引擎(Bernese Processing Engine ，BPE )是一个功能强大的自动化处理工具。这部分在处理大量数据时有着十分重要的作用。目前众多的城市连续运行网络GPS 网，每天都需要处理大量GPS 数据，快捷便利地为用户提供数据处理的结果。可以通过预先设定好参数，将BPE 使用于基线处理或者全程使用。
手工数据处理基本步骤为：
1）数据文件和参数文件的准备：每个项目有ATM 、GEN 、OBS 、ORB 等子文件夹，这些文件夹中，相应的卫星文件、观测文件、轨道文件等需要去网站下载。具体的文件分类在文献[1][8]中有比较详细的介绍。
2）预处理：将观测数据转换成Bernese 标准数据格式。
3）轨道部分：主要功能是根据星历文件生成卫星钟文件和标准轨道。
4）数据处理部分：检查非差观测值、用测码进行单点定位、形成单差文件即组成基线、周跳和粗差探测、各种参数估计、根据法方程进行联合求解点位坐标。这部分是GPS 数据处理整个过程的核心，其中参数估计采用多次多种估计方法。
在低高度角卫星信号处理中，涉及到卫星截止角的程序有：CODSPP 接收机钟差改正、MAUPRP
周跳
地理空间信息
截止角8
1013NORTH EARTH ZENITH NORTH EARTH ZENITH NORTH EARTH ZENITH BJFS 0.000310.000410.004970.000370.000450.005260.000470.000540.00566KUNM 0.000620.000470.004080.000650.000490.004190.000680.000510.00453LHAZ 0.000340.000640.004650.000370.000730.004990.000420.000870.00522WUHN
0.00037
0.00034
0.00630
0.00040
0.00036
0.00648
0.00044
0.00042
0.00679
由表1可以得出，不论截止角设置为多少，各站在天顶方向上的估计中误差比N 、E 方向的中误差大十数倍，证实大气折射在对流层天顶估计上有明显的影响。
以下在对流层估计的处理中，单天以1h 为间隔，计算对流层对各测站高程定位精度的影响。以BJFS 站为例，表中列出前5h 内不同低信号截止角情况下高程坐标解算的RMS 值。
表2
BJFS 站不同截止角解算的大地高RMS 值
358
10
13
10.004920.004920.0051
0.004970.005260.00566
20.00320.00320.003230.003340.003570.0039530.0032
0.0032
0.003190.003230.003510.00389
40.002780.002780.002760.002910.003140.003535
0.002660.002660.002670.002830.003040.00352
注：大地高均值为87.454m 。
由表2可以看到，采取较大的截止角，会使高程坐标误差增大，在某一范围内采用低高度角，对于实
际高程定位精度有比较大的提高。
图1BJFS 站2006年第256天间距1h 计算的高程定位RMS 值/m
以BJFS 站为例，绘出单天间距1h 的高程定位精度图，根据图1可知，适当减小卫星截止角，可以增大定位的精度。但在某一程度，再降低截止角，对于精度的提高并没有更好的效果。综合考虑，认为应该是较低的截止角导致信号的多路径等影响。
4结语
1)从基线解算的结果可以看出，使用Bernese 5.0
软件处理低高度角卫星信号，可以达到mm 级定位精度，本软件是一个大型复杂的高精度GPS 数据处理软件。
2)Bernese 软件作为高精度GPS 定位解算的基线处理软件，具有运算速度快的特点，通过熟练掌握和深刻理解各个参数的设置，或者明确BPE 的使用方法，对于工程快速解算意义重大。
3)Bernese 处理软件实际使用中可能遇到各种各样的问题，要想真正用好它需要不断在实践中摸索尝试和总结。在软件的学习过程中，需要多动手、用一些例子反复试算。在低高度角信号的分析处理中，此软件显示了它强大的模型处理分析能力，后续可以在此方面做深入研究。
作为一种可以载入工程应用的软件，它具有比较好的科研和应用前景。除了加强参数理解使用外，进行二次开发也是一种尝试。已有张彩红等人根据Bernese 开源的优势，利用Internet 技术、数据库技术和Bernese 5.0研究出基于Internet 的GPS 数据自动处理系统。此
系统达到的目标就是为广大需要及时（下转第111页）
第１０卷第１期
111图3三维GIS系统应用实例
实际系统开发过程中所遇到的各种问题进行分析实验进而改进得来的，经过实际应用检验可以大幅提高稳定性和调度效率。在管理大面积城市级别的模型时，采用数据格网的调度模式可以大幅减少系统对所需模型的检索时间，系统根据距离的判断尽量保证当前渲染的数据量在系统硬件可以接受的范围内，配合全新的模型数据打包模式可以更好地解决数据读写的效率问题，从而实现城市级三维GIS海量模型管理的应用能力。参考文献
[1]王冬，孟浩东，王晓华.三维可视化地理信息系统的实现[C].
武汉:2010城市地理信息系统建设与应用交流会论文集，2010 [2]马照亭,李成名,王继周.海量地形可视化的研究现状与前
景展望[J].测绘科学,2006,31(1):135-136
[3]杜剑侠,李凤霞,战守义.基于外存的大规模地形可视化框架
[J].昆明理工大学学报:理工版,2006,31(5):1-5
[4]SHashi Shekhar,Sanjay Chawla,谢昆青,马修军,等译.空间数
据库[M].北京:机械工业出版社,2004
[5]朱庆．三维动态交互式可视化模型[J]．武汉测绘科技大学学
报，1998，23（2）：124-127
[6]马照亭,潘懋,胡金星,等.一种基于数据分块的海量地形快速
漫游方法[J].北京大学学报:自然科学版,2004,40(4):619-625 [7]徐凌,杨武年,濮国梁.数字区调中大型三维地形实时绘制方
法的实现[J].测绘科学,2007,32(2):149-150
[8]姚雪峰.基于Oracle8i/9i的数码城市GIS海量数据管理方法
[D].武汉:武汉大学,2003
第一作者简介：王冬，硕士，工程师，研究方向为三维GIS系统、WebGIS系统、移动GIS系统、车载GPS定位系统的开发应用。
（上接第108页）在线处理数据的用户提供一个方便自由的处理平台，可视为Bernese5.0的应用和二次升级开发[9]。当然，这一个开发的例子给大家启示，可以采取更多有效手段，充分利用它开源的特点，在过程衔接、模型完善等方面改进，发挥出更友好更适合工程实用的作用来。研究分析该软件在使用过程中出现的问题并探索其解决方法，进行二次开发有其现实意义。
参考文献
[1]占伟,刘志广,孟宪.Bernese5.0软件的安装与使用[J].全球定
位系统,2010(1):48-51
[2]韩菲,程传录,王小瑞.Bernese5.0软件及其在高精度GPS数
据处理中的应用[J].测绘信息与工程,2011,36(2):46-48
[3]郭英.基于Bernese V4.2软件的GPS动态定位研究[D].青岛:
山东科技大学,2004[4]孟黎,徐杰,任超.Bernese GPS4.2版本数据处理软件的使用
及常见错误分析[J].全球定位系统,2007,32(3):42-46
[5]郑作亚.Bernese GPS4.2版本数据处理软件的介绍与探讨[J].
中国科学院上海天文台刊,2003,24:143-149
[6]Rolf Dach,Urs Hugentobler,Pierre Fridez,et al.Bernese GPS Sof-
tware Version5.0[M].Astronomical Institute University of Bern, 2007
[7]Urs Hugentobler,Rolf Dach,Pierre Fridez,et al.The Bernese GPS
Software Version5.0DRAFT[M].Astronomical Institute,Univer-sity of Berne,2006
[8]周利,匡翠林.Bernese高精度GPS数据处理软件介绍及其应
用实例[J].测绘与空间地理信息,2007,30(5):110-113
[9]张彩红,聂桂根,熊熊,等.基于Internet的GPS数据自动处理
系统的研究[J].测绘通报,2007(08):22-23
第一作者简介：彭家頔，硕士，研究方向为GPS高精度数据处
理。
王冬等：三维GIS中海量模型调度与存储
地理空间信息
ＧＥＯＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
Design of Cadastral Information Management System
by ZHOU Hui
Abstract According to the problems in the conventional Cadastral In-formation Management System like the shortcomings of the work in-tegrity for every business office and the business flow which is not smooth,this paper analyzed the advantages and disadvantages of the conventional three layers architecture and Service-Oriented Architec-ture.It designed a new Cadastral Information Management System which had better operability and extendibility.The new system used MapGIS K9as the development platform and adopted the data center layered structure technology with SOA to develop the cadastral man-agement process plug-in,user management plug-in,general editing plug-in and space analysis plug-in and so on.The new system also has great practicability.
Key words Cadastral Information System，SOA architecture，data centre architecture，cadastral management，GIS（Page:91）
Feasibility Study of SWDC Combine with IMU/DGPS Used in Aerial
by LI Xinquan
Abstract This paper described the research methods of SWDC com-bine with IMU/DGPS and GSD in different case of the flying missions, and explored the feasibility and reliable in aerial survey and data which collected by SWDC on the combination of IMU/DGPS.Through the three tasks of different regions carried out that the technology which SWDC combined IMU/DGPS was reliable,and the results of aerial work satisfied aerial mapping requirements,which can replace the conventional of aero triangulation.
Key words SWDC，IMU/DGPS，aerial photography，aerial triangula-tion（Page:94）Rough Expression for Topological Relation of GIS Entity Based on Bi-nary Relation by LIAO Weihua
Abstract We used some characteristic of binary relation and rough set to study the relations for GIS entities,and we discovered that the front, behind,upper and lower neighborhood relation of GIS entity had even more extensive sets than itself based on binary relation's generalized approximation space.We also discovered that the upper and lower approximation of GIS entity for binary relation was more extensive than Pawlark rough set.We discovered that the upper approximation for a single-point set of one GIS entity was equal to it's front neighbor-hood and was equal to it's behind neighborhood relation's inversion too.
Key words binary relation,GIS entity,topological relation,rough set, neighborhood operator（Page:97）
Multi-source Remote Sensing Data Fusion Based on HIS
by LIAO Wenfeng Abstract This paper outlined the HIS application in the Remote Sen-sing Image Fusion,and analyzed the experimental results.It establish-ed interpretation signs of land use types by fused image,to provide reference for remote sensing image fusion.
Key words HIS，Remote Sensing Image Fusion，analyze，interpreta-tion signs（Page:99）
Analysis of Tieshan Harbor Shoreline Change Based on Remote Sen-sing Method by LIU Xin
Abstract The shoreline was extracted from Landsat remote sensing images,trough data processing based on RS and GIS technique,to analyze the variation characteristics of the coast in Tieshan Harbor over the past decades(from1987to2006).Result showed that the whole shorelines of the study area appear to advancing and the people activity were the main reason of it changes.The changes mostly occur-red on the both side of the ending parts of Tieshan Harbor and Dandou Sea.
Key words coastline，remote sensing，coastline change，Tieshan Harbor（Page:102）Application of Bernese Software in the Processing of Low Elevation Satellite Signals by PENG Jiadi
Abstract This paper simply introduced the basic situation of Bernese 5.0software,contains features,main contents and process.Solutions about four IGS stations in low elevation angles were analysed and compared.Results shows that position solute of low elevation angles with Bernese software can meet the actual needs and accuracy de-mands.
Key words Bernese software，low elevation angle，data processing
（Page:107）
Research on Dispatch and Storage of Massive Model in3D GIS
by WANG Dong
Abstract City-level3D GIS management systems need to manage vast amounts of3D model data,in order to achieve efficient and stable mass building model rendering,need to study an effective model for scheduling and data storage solutions.This article summarized the ac-tual system through the process of building problems encountered,de-veloped a scheduling model using the data grid and package method of data storage model,substantial increased in mass of3D GIS in the efficiency of the scheduling model.
Key words3D GIS，data scheduling，data storage，mass model data
（Page:109）
Design and Implementation of Water Supply Network GIS Symbols Li-brary Based on the ArcEngine by WANG Zhanju
Abstract In water supply network geographic information system con-struction process,maps and drawing output is the most basic construc-tion function,map symbol in these functions plays a very important role,map visualization representation and the demand of use are hig-her and higher.According to our country GIS technology norms and water industry standard requirements,it emphatically expounded Ar-cEngine environment water supply network geographic information system map symbol library of design and manufacture methods of re-alization.In the production process of symbols we used anti-aliasing technology and reduced the jagged graphics ArcGIS platform of the problem.
Key words water supply network geographic information system,map symbol,ArcEngine,symbols library,anti-aliasing（Page:112）
Land Cover Classification Based on ALOS Panchromatic and Multi-spectral Images Fusion by WU Ruijuan
Abstract Fusion of images with different spatial resolution can im-prove visualization of the images involved.This study tried to show that the fusion of the images could improve classification accuracy of the images.Three image fusion algorithms were employed in the study of data fusion and classification of ALOS panchromatic and multi-spectral images,taking the center part of Yancheng city as the study area.The-se were Brovey transform,High Pass Filter(HPF)and Gram-Schmidt (GS)methods,the effectiveness of each algorithm was evaluated bas-ed on qualitative evaluation and classification accuracy.The result showed that the GS transform was the best method in retaining spec-tral information of original image,which did not cause spectral distor-tion,and achieving the highest classification accuracy.Brovey-fused image had higher classification accuracy but significantly lost spectral properties of the original image.HPF-fused image retained spectral in-formation of original image but had the lowest classification accuracy. Simultaneously,classification accuracy varies in different surface fea-tures.In short,the GS transform is the best method compared with the
数字信号处理的应用与发展趋势 作者：王欢 天津大学信息学院电信三班 摘要： 数字信号处理是应用于广泛领域的新兴学科，也是电子工业领域发展最为迅速的技术之一。本文就数字信号处理的方法、发展历史、优缺点、现代社会的应用领域以及发展前景五个方面进行了简明扼要的阐述。 关键词： 数字信号处理发展历史灵活稳定应用广泛发展前景 数字信号处理的简介 1.1、什么是数字信号处理 数字信号处理简称DSP，英文全名是Digital Signal Processing。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备以数字的形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。 DSP系统的基本模型如下： 数字信号处理是一门涉及许多学科且广泛应用于许多领域的新兴学科。它以众多的学科为理论基础，所涉及范围及其广泛。例如，在数学领域、微积分、概率统计、随即过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具；同时与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等学科也密切相关。近年来的一些新兴学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都是与数字信号处理密不可分的。数字信号处理可以说许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一门新兴学科的理论基础。 1.2、数字信号系统的发展过程 数字信号处理技术的发展经历了三个阶段。 70 年代DSP 是基于数字滤波和快速傅里叶变换的经典数字信号处理, 其系统由分立的小规模集成电路组成, 或在通用计算机上编程来实现DSP 处理功能, 当时受到计算机速度和存储量的限制,一般只能脱机处理, 主要在医疗电子、生物电子、应用地球物理等低频信号处理方面获得应用。 80 年代DSP 有了快速发展, 理论和技术进入到以快速傅里叶变换(FFT) 为主体的现代信号处理阶段, 出现了有可编程能力的通用数字信号处理芯片, 例如美国德州仪器公司(TI公司) 的TMS32010 芯片, 在全世界推广应用, 在雷达、语音通信、地震等领域获得应用, 但芯片价格较贵, 还不能进 入消费领域应用。 90 年代DSP 技术的飞速发展十分惊人, 理论和技术发展到以非线性谱估计为代表的更先进的信号处理阶段, 能够用高速的DSP 处理技术提取更深层的信息, 硬件采用更高速的DSP 芯片, 能实时地完成巨大的计算量, 以TI 公司推出的TMS320C6X 芯片为例, 片内有两个高速乘法器、6 个加法器, 能以200MHZ 频率完成8 段32 位指令操作, 每秒可以完成16 亿次操作, 并且利用成熟的微电子工艺批量生产,使单个芯片成本得以降低。并推出了C2X 、C3X 、C5X 、C6X不同应用范围的系列, 新一代的DSP 芯片在移动通信、数字电视和消费电子领域得到广泛应用, 数字化的产品性能价 格比得到很大提高, 占有巨大的市场。 1.3、数字信号处理的特点
信号处理原理期末练习题 1．判断题 1）直流信号的傅立叶频谱是直流函数。 错误 2）按照抽样定理，抽样信号的频率比抽样频率的一半要大。 错误 3）实信号的自相关函数是偶函数 正确 4）如果x(n)是偶对称序列，则X(z)=X(z -1)。 正确 5）Sa 函数是奇函数。 错误 6）实信号的傅立叶变换的相位频谱是偶函数。 错误 7）单位阶跃序列的Z 变换结果是常数 错误 8）e(t)与h(t)的卷积是 ? ∞ ∞ --τττd t h e )()(. 正确 9）反因果信号只在时间零点之后有非0值。 错误 10）信号时移只会对幅度谱有影响。 错 11) 序列ZT 的ROC 是以极点为边界的 正确 12) 拉普拉斯变换是连续时间系统进行分析的一种方法。 正确 13）使用确定的时间函数可以描述所有的信号。 错误 14）信号在频域中压缩等于在时域中压缩 。 错误 15）傅立叶变换,拉普拉斯变换都满足线性性。 正确 二、填空 1）信号的取值是实数的信号称为实值信号，信号的取值为复数的信号称为复值信号。 2）指数信号的一个重要性质是它的积分、微分仍然是--------------------。 指数形式 3）阶跃函数u(t)与符号函数的关系是-------------------。 sgn(t)=2u(t)-1 4)Sa(0)= . 1 5） =-? ∞ dt t t t f 0 0)()(δ 。 )(0t f 6）信号处理就是对信号进行------------、-------------、-------------、------------等等。 提取,变换,分析,综合 7）任一个函数f(t)与信号)(0t t -δ的卷积等于-------------------。 )(0t t f - 8)信号可以有以下分类方法： 确定信号 与随机信号，周期信号与 非周期信号 ，连续信号与 离散信号 ，模拟信号与 数字信号 。 5）符号函数不满足绝对可积条件但是却存在--------------------。 FT 6)用数学表达式描述信号f (t)的FT 的线性性和叠加性，线性性的描述为 [k f (t)]=------------------.。叠加性的描述为 [f (t)+g (t)]=--------------------.。 ( k [f (t)]， [f(t)]+ [g (t)] ) 7)若信号在时域被压缩，则其频谱会--------------------。 （扩展） 8)傅立叶变换以及傅立叶逆变换的定义中分别引入了核函数，这两个核函数是---------------------------的。（共轭对称） 9)傅立叶正变换的变换核函数为----------------------------（t j e ω-）
关于卷积的问题 2013-4-17 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 1/1 卷积问题 卷积公式：[][][]y n x n h n =*，它表明了一个LTI 系统对任意输入的相应可以用系统对单位脉冲的相应来表示，那么LTI 系统的单位脉冲相应就完全刻画了此系统的特性。卷积性质将两个信号的卷积映 射为它们傅立叶变换的乘积，其公式为：()()()()()y t h t x t H jw X jw =*←?→F ，其变换推到如下： ()()()()()y t h t x t x h t d τττ+∞-∞ =*= -? 要求的Y(jw)则是：{}()()()()jw t Y jw y t x h t d e dt τττ +∞+∞--∞ -∞ ??== -???? ? ?F 交换积分次序，()x τ与t 无关，则有()()()jw t Y jw x h t e dt d τττ+∞+∞ --∞ -∞ ??= -???? ? ? 即()()()()()jwt jwt Y jw x e H jw d H jw x e d ττττ+∞+∞---∞ -∞ = =? ? 上式右边积分就是x （t ）的傅立叶变换即()()()Y jw H jw X jw = 对于离散系统而言，卷积公式则成为()[][]k y n x k h n k +∞ =-∞ = -∑ ，此式即为卷积和公式，他意味着一个 LTI 系统对任意输入的响应可以用系统对单位脉冲的响应来表示，即可以用单位脉冲响应与系统输入的卷积和来表示系统对任意输入的响应结果，因此上述卷积又被称为是线性卷积，相对于线性卷积而言的是循环卷积，他比线性卷积在运算速度上又很大的优越性，可采用fft 技术，因此，若能利用循环卷积来计算线性卷积，将会大大提高计算效率。那么在什么条件下才能用循环卷积代替线性卷积而不失真呢？ 循环卷积其实质就是将两组信号进行周期延拓，然后按卷积公式进行计算，可形象用“圆周卷积”来表示，因此，为利用循环卷积得到线性卷积结果，根据圆周卷积的特性，可对原卷积信号进行适当的补零操作后进行循环卷积，使其进行圆周卷积时的卷积过程与线性卷积相同，这样就达到了利用循环卷积计算线性卷积的目的。 再回到DFT 问题，正是由于DFT 运用了循环卷积技术，我们就可以利用DFT 来间接计算线性卷积，但是需要对操作信号进行补零。例如，1x 和2x 两信号长度分别是512和1024点，则求两者的卷积可化作双方的傅立叶变换乘积后的ifft ，但是在计算过程当中，需要对x1和x2分别补（512+1024-1）-length （Xn ）个点，即都补成1535个点，这样通过频域乘积和逆傅立叶变换后就可以得到源信号的卷积和。
数字信号处理技术的应用和发展 摘要互联网信息化技术的不断进步和应用范围的持续拓宽加速了数字时代的到来。数字信号处理技术是将声音、图片或者是视频进行信息的模拟再将其转化为数字信息，该技术也是数字时代的标志性技术，目前已经在仪器仪表、通信、计算机以及图像图形处理等领域得到了广泛应用。本文结合数字处理技术的特点，就其应用现状和发展方向进行了思考。【关键词】数字信号处理数字时代计算机技术发展 计算机、机械制造、通讯等技术的进步为数字信号处理技术的发展提供了基础。数字信息护理技术可以对更大层面的数据信息进行分析处理，作为数字信号处理环节中实用性较强的应用型技术综合了数字信号处理理论、硬件技术、软件技术等。分析数字信号技术的发展现状对于技术和优化和应用水平的提高有着重要的理论意义和现实意义。 1 数字信号处理技术概述 1.1 数字信号处理技术的特点 数据提取和转化是数字信号处理技术的本质特征，该技术就是将各类信号从复杂的环境中提取出来并将其转化为更加容易识别和利用的形式。高速的运算能力和高准确性的运算结果是数字信号处理技术的显著特征。通过独特的寻址模式和流水线结构是数字信号处理技术的主要运算方法。在一个指令周期内分别进行一次乘法和一次加法就是硬件乘法累加操作，该技术应用在实际的操作中速度可以达到800Mb/s。除此之外数字信号处理技术的稳定性也十分出色，通过二值逻辑的采用使得数字信号处理技术可以保证较强的环境使用能力。在软件的作用下数字处理技术可以实现参数的修改，保证较强的灵活性。 1.2 数字信号处理技术应用的意义
各类新技术的出现与发展对于社会生产和人类生活产生了巨大的影响，数字信号处理技术作为一项发展较快且适用性强的技术，其发展迅速在各个领域的应用水平也不断提高，销售价格也随之降低。目前应用中的数字信号处理技术的总线、资源及技术结构的标准化程度不断提高，一方面这会加剧我国的电子产品行业的竞争，另一方面也会促进电子产品和其他相关行业的进步与发展。 2 数字信号处理技术的应用思考 2.1 通信领域的应用 目前数字信号技术已经在众多领域得到了应用，通信领域中信号处理技术的应用推动了通信技术的发展和通信行业的变革。数字信号处理技术显著提高了通信信号和信息的处理效率和处理质量，为通信技术的进步与变革提供了基础，数字信号处理技术已经成为了通信理论中的一个新的学科，加快了无线系统成为主流通信方式的进程，数字信号处理技术对于通信行业的发展有着重要的支撑和引导作用，可视电话以及通信扩频等都需要数字信号处理技术参与的情况下才可以实现。 2.2 图像图形技术领域的应用 数字信号处理技术在图像图形技术领域的应用主要集中在有线电视机高品位卫星广播中，除此之外在MPEG2编码器和译码器、DVD活动中的图像压缩和解压中也发挥着重要的作用。数字信号处理技术的应用有效推动了信息处理速度和处理功能的提高，科技的不断进步加快了活动影像解压技术的快速发展。 2.3 仪器仪表领域中的应用 目前仪器仪表领域中相关测量工作中也有着数字信号处理技术的应用，于此同时该技术有取代高档单片机成为主流仪器仪表测量方式的趋势。在仪器仪表的开发和测量中应用数字信号处理技术有利于产品档次的提高，相较于传统的信息处理技术数字信号处理技术的内在资源
成绩： 现代信号处理 及其应用 题目:现代信号处理在通信对抗中的应用学号:111143321 姓名:王琦 2015年6月
现代信号处理在通信对抗中的应用 摘要：信息技术在现代军事领域占有越来越重要的地位,成为决定战争胜负的一个关键因素。信息战已经成为现代战争的主要作战形式之一。应用于军事通信对抗的现代信号处理理论发展非常迅速,这得益于两个方面的动力:其一,军事通信的技术和手段不断更新。其二,现代信号处理的三大热点—谱估计、高阶统计量方法、时频分析的理论和技术日臻完善,并逐渐应用于通信对抗领域。通信对抗是电子战的重要组成部分。 关键词：通信对抗；信号检测；现代信号处理技术 一、引言 信号处理是信息科学的重要组成部分。在现代科技领域,电子信息系统的应用范围十分广泛,主要有通信、导航、雷达、声纳、自动控制、地震勘探、医学仪器、射电天文等。这些领域的研究进展很大程度上依赖于信号处理理论和技术的进步。通信对抗是电子战的重要组成部分,也是电子战领域中技术含量最高的部分。[1]通信对抗不仅采用了最先进的电子和通信技术,而且有力地推动了信号处理理论的发展,促进了通信技术的发展。通信对抗在现代战争中具有广泛的应用价值。本文探讨的内容主要涉及现代信号处理理论在通信对抗技术中相关的应用。 二、现代信号处理技术基本原理 信号是信息的载体,是随时间和空间变化的物理量。要想得到有用信息就必须对信号进行分析处理。它分为确定信号和随机信号。其中，确定信号：序列在每个时刻的取值服从某种固定函数的关系的信号；随机信号：序列的取值服从某种概率规律的信号。而确定信号又分为周期信号与非周期信号；随机信号分为平稳随机信号和非平稳随机信号。 现代信号处理技术，则是要把记录在某种媒体上的信号进行处理，以便抽取出有用信息的过程，是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称。 [2]利用观测数据作出关于信号与（或）系统的某种统计决策。统计决策理论主要解决两大类问题：假设检验与估计。信号检测、雷达动目标检测等是假设检验的典型问题。估计理论设计的范围更广泛，它又被分为非参数化和参数化两类方法。 三、现代信号处理技术在通信对抗中应用 在军事通信对抗中,军用无线电台是电子战部队实施电子侦测、截获和干扰的主要目标。电台在工作中常常受到敌方有针对性地发射的电磁波攻击。扩频通信是目前军用电台的常见通信方式。扩频通信具有良好的低功率谱密度发射所带
摘要：介绍了DSP技术(器件)的主要特点．总结了DSP在家电、办公设备、控制和通信领域的主要应用及其发展趋势。 关键词：数字信号处理；音频／视频；控制；通信 DSP数字信号处理技术(Digital Signal Processing)指理论上的技术；DSP数字信号处理器(Digital Sig—hal Processor)指芯片应用技术。因此，DSP既可以代表数字信号处理技术，也可以代表数字信号处理器，两者是不可分割的，前者要通过后者变成实际产品。两者结合起来就成为解决实际问题和实现方案的手段DsPs一数字信号处理解决方案。DSP运用专用或通用数字信号处理芯片，通过数字计算的方法对信号进行处理，具有精确、灵活、可靠性好、体积小、易于大规模集成等优点。DSP芯片自从1978年AMI公司推出到现在，其性能得到了极大的提高。 1 DSP的特点 1．1 修正的哈佛结构 DSP芯片采用修正的哈佛结构(Havardstructure)，其特点是程序和数据具有独立的存储空间、程序总线和数据总线，非常适合实时的数字信号处理口]。同时，这种结构使指令存储在高速缓存器中(Cache)，节约了从存储器中读取指令的时间，提高了运行速度。如美国德州仪器公司——TI(Texas Instruments)的DSP芯片结构是基本哈佛结构的改进类型。 1．2 专用的乘法器 一般的算术逻辑单元AI U(Arithmetic and Logic Unit)的乘法(或除法)运算由加法和移位实现，运算速度较慢。DSP设置了专用的硬件乘法器、多数能在半个指令周期内完成乘法运算，速度已达每秒数千万次乃至数十亿次定点运算或浮点运算，非常适用于高度密集、重复运算及大数据流量的信号处理。如MS320C3x系列DSP芯片中有一个硬件乘法器：TMS320C6000系列中则有两个硬件乘法器。 1．3 特殊的指令设置 DSP在指令系统中设置了“循环寻址”(Circular addressing)及“位倒序”(bit—reversed)等特殊指令，使寻址、排序及运算速度大大提高引。另外，DSP指令系统的流水线操作与哈佛结构相配合，把指令周期减小到最小值，增加了处理器的处理能力。尽管如此，DSP芯片的单机处理能力还是有限的，多个DSP芯片的并行处理已成为研究的热点。 2 DSP在家电、办公设备中的应用 2．1高清晰度电视 传统电视采用线性扫描的信号处理方式，画面像素最高仅4O～5O万个，会带来画质的损失，而DSP数字超微点阵(Digital SuperMicro Pixe1)技术，超越传统的线性扫描，进入由“点”组成的微显示数字技术层面，从模拟的“线”飞跃到数字的“点”。DSP是逐点优化的。它运用全新的逐点扫描技术，修复并优化每一个点的质量，消降图像边缘模糊现象，细节部分的锐利度成倍提高。 2．2 A／V(Audio／Video)设备 家庭影院主要由数字化A／V(Audio／Video)设备组成，DSP不仅带来环绕声，而且提供虚拟各种现场效果。VCD(VideoCompact Disc)、DVD(Digital Video Disc)、MD(Minidiskette)、DAB(Digital Audio Brod—casting)、DVB(Digital Video Box)等数字音视频产品中，DSP的价值主要体现在音频的Hi—Fi(HighFideli—ty)处理上。目前，对MPEG(Moving Picture Expe Group)音频Layer2、I ayer3等用c语言仿真研究，在此基础上用C549实现了MP3解码器的采样；用’C6201和’C6701分别实现MP3编码器和MPEG一2AAC编解码器。MPEG 一2AAC重建的音质超过MP3和AC一3将成为直播卫星、地面DAB和SW、Mw、AM 广
1.单项选择题 1 . 用脉冲响应不变法进行IIR数字滤波器的设计，它的主要缺点是频谱的( )所产生的现象。B A. 干扰 B. 交叠 C. 冲击 D. 阶跃 2 . 用窗函数法设计FIR数字滤波器时，过渡带的宽度不但与窗的类型有关，还与窗的( )有关。得分: 5 A A. 采样点数 B. 采样频率 C. 采样范围 D. 采样周期 3 . 当采样频率不满足奈奎斯特采样定理时,就会发生频谱的( )。得分: 5 D A. 采样 B. 非采样 C. 不混叠 D. 混叠 4 . δ(n)的z变换是（）。A A. 1 B. δ(w) C. 2πδ(w) D. 2π 5 . 无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的结构是（）型的。C A. 非递归 B. 反馈 C. 递归 D. 不确定 6 . 若数字滤波器的单位脉冲响应h（n）是对称的，长度为N，则它的对称中心是（）。 B A. N/2 B. （N-1）/2 C. （N/2）-1 D. 不确定 7 . y(n)+0.3y(n-1) = x(n)与y(n) = -0.2x(n) + x(n-1)是( )。C A. 均为IIR B. 均为FIR C. 前者IIR，后者FIR D. 前者FIR, 后者IIR
8 . 对于序列的傅立叶变换而言,其信号的特点是（）D A. 时域连续非周期，频域连续非周期 B. 时域离散周期，频域连续非周期 C. 时域离散非周期，频域连续非周期 D. 时域离散非周期，频域连续周期 9 . 实序列的傅里叶变换必是( )。A A. 共轭对称函数 B. 共轭反对称函数 C. 奇函数 D. 偶函数 10 . 若序列的长度为M，要能够由频域抽样信号X(k)恢复原序列，而不发生时域混叠现象，则频域抽样点数N需满足的条件是( )。A A. N≥M B. N≤M C. N≤2M D. N≥2M 2.判断题 1. y(n)=x2(n)+3所代表的系统是时不变系统。√ 2. 用窗函数法设计FIR数字滤波器时，改变窗函数的类型可以改变过渡带的宽度。√ 3. 有限长序列的N点DFT相当于该序列的z变换在单位圆上的N点等间隔取样。× 4. 一个线性时不变离散系统是因果系统的充分必要条件是：系统函数H(z)的极点在单位圆内。× 5. 对正弦信号进行采样得到的正弦序列必定是周期序列。√ 6. 在离散傅里叶变换中引起混迭效应的原因是因为为采样时没有满足采样定理。√ 7. 在A/D变化之前让信号通过一个低通滤波器，是为了限制信号的最高频率，使其满足当采样频率一定时，采样频率应大于等于信号最高频率2倍的条件。此滤波器亦称为“平滑”滤波器。× 8. 在D/A变换之后都要让信号通过一个低通滤波器，是为了滤除高频延拓谱，以便把抽样保持的阶梯形输出波平滑化，故友称之为“抗折叠”滤波器。× 9. 如果采样频率过低，再DFT计算中再频域出现混迭线性，形成频谱失真；需提高采样频率来克服或减弱这种失真。√
《数字信号处理》 课程设计报告 数字信号处理在语音信号分析中的应用 专业班级： 姓名： 学号：
目录 摘要 (3) 1、绪论 (3) 2、课程设计的具体容 (4) 2.1.1、读取语音信号的任务 (4) 2.1.2、任务分析和解决方案 (5) 2.1.4、运行结果和相应的分析 (5) 2.2、IIR滤波器设计和滤波处理 (6) 2.2.1、设计任务 (6) 2.2.2、任务分析和解决方案 (7) 2.2.3、编程得到的MATLAB代码 (7) 2.2.4、运行结果和相应的分析 (7) 2.3、FIR滤波器设计和滤波处理 (9) 2.3.1、设计任务 (9) 2.3.2、任务分析和解决方案 (9) 2.3.3、编程得到的MATLAB代码 (9) 2.3.4、运行结果和相应的分析 (11) 3、总结 (13) 4、存在的不足及建议 (13) 5、参考文献 (13)
数字信号处理设计任务书 摘要 语音信号滤波处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前 发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。 Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它可以将声音文件变换为离散的数据文件，然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据，如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数，利用这些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。信号处理是Matlab重要应用的领域之一。本设计通过录制一段语音，对其进行了时域分析，频谱分析,分析语音信号的特性。并应用matlab平台对语音信号进行加噪然后再除去噪声，进一步设计两种种滤波器即高通滤波器、带通滤波器，基于这两种滤波器设计原理，对含加噪的语音信号进行滤波处理。最后对比滤波前后的语音信号的时域和频域特性，回放含噪语音信号和去噪语音信号。论文从理论和实践上比较了不同数字滤波器的滤波效果。 1．绪论 通过语音传递倍息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。语言是人类持有的功能，声音是人类常用的工具，是相互传递信息的最主要的手段。因此，语音信号是人们构成思想疏通和感情交流的最主要的途径。并且，由于语言和语音与人的智力活动密切相关，与社会文化和进步紧密相连，所以它具有最大的信息容量和最高的智能水平。现在，人类已开始进入了信息化时代，用现代手段研究语音信号，使人们能更加有效地产生、传输、存储、获取和应用语音信息，这对于促进社会的发展具有十分重要的意义。让计算机能听懂人类的语言，是人类自计算机诞生以来梦寐以求的想法。 随着计算机越来越向便携化方向发展，随着计算环境的日趋复杂化，人们越来越迫切要求摆脱键盘的束缚而代之以语音输人这样便于使用的、自然的、人性化的输人方式。作为高科鼓应用领域的研究热点，语音信号采集与分析从理论的研究到产品的开发已经走过了几十个春秋并且取得了长足的进步。它正在直接与办公、交通、金融、公安、商业、旅游等行业的语音咨询与管理．工业生产部门的语声控制，、电信系统的自动拨号、辅助控制与查询以及医疗卫生和福利事业的生活支援系统等各种实际应用领域相接轨，并且有望成为下一代操作系统和应用程序的用户界面。可见，语音信号采集与分析的研究将是一项极具市场价值和挑战性的工作。我们今天进行这一领域的研究与开拓就是要让语音信号处理技术走人人们的日常生活当中，并不断朝更高目标而努力。数字滤波器是数字信号处理的基础，用来对信号
数 字 信 号 处 理 发 展 和 应 用 学院：通信学院 专业：电子信息工程 班级：电信1103 姓名：XXX 学号：XXX
数字信号处理发展和应用 【摘要】数字信号处理（DSP）是广泛应用于许多领域的新兴学科，因其具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点，广泛应用于实时信号处理系统中。本文概述了DSP 技术的发展历史，各个领域的应用状况，以及在未来的发展趋势。 【关键词】数字信号处理；数据处理；信息技术；发展趋势 一、数字信号处理（DSP）的发展历史 数字信号处理技术的发展经历了三个阶 段。 70 年代DSP 是基于数字滤波和快速傅立叶变换的经典数字信号处理,其系统由分立的小规模集成电路组成,或在通用计算机上编程来实现DSP 处理功能,当时受到计算机速度和存储量的限制,一般只能脱机处理,主要在医疗电子、生物电子、应用地球物理等低频信号处理方面获得应用。 80 年代DSP 有了快速发展,理论和技术进入到以快速傅立叶变换(FFT) 为主体的现代信号处理阶段,出现了有可编程能力的通用数字信号处理芯片,例如美国德州仪器公司(TI 公司) 的TMS32010 芯片,在全世界推广应用,在雷达、语音通信、地震等领域获得应用,但芯片价格较贵,还不能进入消费领域应用。 90 年代DSP 技术的飞速发展十分惊人,理论和技术发展到以非线性谱估计为代表的更先进的信号处理阶段,能够用高速的DSP 处理技术提取更深层的信息,硬件采用更高速的DSP 芯片,能实时地完成巨大的计算量,以TI 公司推出的TMS320C6X芯片为例,片内有两个高速乘法器、6 个加法器,能以200MHZ频率完成8 段32 位指令操作,每秒可以完成16 亿次操作,并且利用成熟的微电子工艺批量生产,使单个芯片成本得以降低。并推出了C2X、C3X、C5X、C6X 不同应用范围的系列,使新一代的DSP 芯片在移动通信、数字电视和消费电子领域得到广泛应用,数字化的产品性能价格比得到很大提高,占有巨大的市场。 二、数字信号处理（DSP）的主要应用领域 1·DSP在电力系统自动化中日益渗透 1.1数字信号处理（DSP）技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用 计算机进入电力系统调度后，引入了EMS／DMS／SCADA的概念，而电力系统数据采集和测量是SCADA的基础部分。传统的模拟量的采集和获得，通过变送器将一次PT和CT的电气量变为直流量，再进行A/D转换送给计算机。应用了交流采样技术以后，经过二次PT、CT的变换后，直接对每周波的多点采样值采用DSP处理算法进行计算，得到电压和电流的有效值和相角，免去了变送器环节。这不仅使得分散布置的分布式RTU很快地发展起来，而且还为变电站自动化提供了功能综合优化的手段。 1.2数字信号处理（DSP）在继电保护中的应用 到目前为止，应用于我国电力系统的微机保护产品采用的CPU大多为单片机，由于受硬件资源及计算功能的限制，其采样能力及采样速度很难令人满意。因此，对非正常运行条件下的系统参数测量，在速度和精度上无法满足要求，一些复杂原理和算法的实现，基于常规CPU的保护产品也都难以胜任。基于DSP 的数据采集和处理系统由于其强大的数学运算能力和特殊设计，都使得它在继
3．两个函数的傅立叶变换与逆傅立叶变换都是相等的，这两个函数----------是相等的。 (一定) 4．信号的傅立叶变换存在的充分条件是信号f(t)-----------，用数学表示就是--------------。 （绝对可积） 5）符号函数不满足绝对可积条件但是却存在--------------------。 FT 6)用数学表达式描述信号f (t)的FT 的线性性和叠加性，线性性的描述为 [k f (t)]=------------------.。叠加性的描述为 [f (t)+g (t)]=--------------------.。 ( k [f (t)]， [f(t)]+ [g (t)] ) 7)若信号在时域被压缩，则其频谱会--------------------。 （扩展） 8）单位冲击信号的特性有对称性，时域压扩性，其时域压扩性的数学表达式是 ------------------------。 9．关于FT 的反褶与共轭的描述是：信号反褶的FT 等于-------------------的反褶，信号共扼的FT 等于--------------------的共轭。（信号的FT ， 信号FT 的反褶） 10)傅立叶变换以及傅立叶逆变换的定义中分别引入了核函数，这两个核函数是---------------------------的。（共轭对称） 11)傅立叶正变换的变换核函数为----------------------------（ t j e ω-） 12)傅立叶变换与傅立叶逆变换的本质是一致的，但是在数学形式上有着某中关系，这种关系称为------------，数学表示为-------------------。（对偶性， )(f 2)]t (F [F ω-π=） 13)FT 的尺度变换特性又称为-------------------，压扩特性 对它的数学描述是------------------------------------------------------。 14)信号的时域平移不影响信号的FT 的-----------------，但是会影响到-----------------------。 （幅度谱 相位谱） 15)所谓频谱搬移特性是指时间域信号乘一个复指数信号后的频谱相当于原来的频谱搬移到复指数信号的 处。（频率位置） 16)如果一个信号是偶函数那么它的反褶 它本身，如果一个信号是奇函数那么至少经过 次反褶后才能还原为原始信号。（是 2） 17)要保证信号抽样后的离散时间信号没有失真的恢复原始时间连续信号，或者说要保证信号的抽样不导致任何信号丢失，必须满足两个条件： 1．信号必须是 的。 2．采样频率至少是信号 的2倍。 18)偶周期信号的傅立叶级数中只有直流项和-------------（余弦项） 19)奇周期信号的傅立叶级数中只有 正弦项 。 20)若信号f(t)的傅立叶变换为 )(F ω=1，则F （t ）的傅立叶变换为---------------。 )(2ωπδ 一、一、 证明题 1、若 [f(t)]= )(ωF ,则 0 )()]([0t j e F t t f F ωω-=- 证明： 因为 [f( 0t t -)]= ? ∞ ∞ --) t t (f 0t j e ω-dt 令
数字信号处理的应用 数字信号处理是以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理。 自然界中存在的各种各样的信息和信号都可以通过传感器转换为电信号，例如：声音、语言和音乐可以通过传声器（如话筒）转换成音频信号；人体器官的运动信息（如心电、脑电、血压和血流）可转换成不同类型的生物医学信号；机器运转产生的一些物理变（如温度、压力、转速、振动和噪声等）可用不同类型的传感器转换成对应于各种物理量的电信号；在人造卫星上用遥感技术可得到地面上的地形、地貌，甚至农田水利和各种建筑设施的信息；雷达、声纳能探测远方飞机和潜艇的距离、方位和运行速度等信息。 总之，在现代社会里，信息和信号与人民生活、经济建设、国防建设等很多方面都有着密切的关系。 DSP芯片的应用 随着DSP芯片性能的不断改善，用DSP芯片构造数字信号处理系统作信号的实时处理已成为当今和未来数字信号处理技术发展的一个热点。随着各个DSP芯片生产厂家研制的投入，DSP芯片的生产技术不断更新，产量增大，成本和售价大幅度下降，这使得DSP芯片应用的范围不断扩大，现在DSP芯片的应用遍及电子学及与其相关的各个领域。 典型应用(1)通用信号处理：卷积，相关，FFT，Hilbert变
换，自适应滤波，谱分析，波形生成等。(2)通信：高速调制/解调器，编/译码器，自适应均衡器，仿真，蜂房网移动电话，回声/噪声对消，传真，电话会议，扩频通信，数据加密和压缩等。(3)语音信号处理：语音识别，语音合成，文字变声音，语音矢量编码等。(4)图形图像信号处理：二、三维图形变换及处理，机器人视觉，电子地图，图像增强与识别，图像压缩和传输，动画，桌面出版系统等。(5)自动控制：机器人控制，发动机控制，自动驾驶，声控等。(6)仪器仪表：函数发生，数据采集，航空风洞测试等。(7)消费电子：数字电视，数字声乐合成，玩具与游戏，数字应答机等。 在医学电子学方面的应用 如同其它数字图像处理一样，DSP芯片已在医学图像处理，医学图像重构等领域，如CT、核磁成象技术等方面得到了广泛的应用，已取得了令人满意的效果。在助听，电子耳涡等方面也取得了相当的进展(文献［1,2］)。国内、外也有关于脑电、心电、心音和肌电信号处理方面基于DSP芯片系统的报道(文献［4～7］)，我们对1996年以前国外生物医学工程的部分核心期刊，如IEEE Transactions on Biomedical Engineering,Computers and Biomedical Research等核心期刊进行检索，有关基于DSP芯片处理系统的报道很少。对国内生物医学工程的核心期刊，如《中国医疗器械杂志》、《中国生物医学工程杂志》、《生物医学工程学杂志》和《中国生物医学工程学报》等刊物进行检索，未见有关基
名 东北大学继续教育学院 数字信号处理器原理与应用试卷（作业考核线下） A 卷 注：请您单面打印，使用黑色或蓝色笔，手写完成作业。杜绝打印，抄袭作业。 一、判断题（2分/题，共20分） 1.数字信号处理器（DSP）主要针对描述连续信号的模拟信号进行运算。（） 2.DSP是在数字信号变换成模拟信号以后进行高速实时处理的专用处理器。（） 3.定点与浮点DSP的基本差异在于它们各自表达的数值范围不同。（） 4.C281x数字信号处理器上的ADC模块将外部的模拟信号转换为数字量，ADC模块可以转换 一个控制信号进行滤波或者实现运动系统的闭环控制。（） 5.处理器还将集成的外设分成高速、中速和低速三组，这样可以方便的设置不同模块的工 作频率，从而提高处理器的灵活性和可靠性。（） 6.F2812处理器的所有外设寄存器全部分组为外设帧PF0，PF1和PF2。这些帧都映射到处 理器的数据区。（） 7.当捕获单元完成一个捕获时，在FIFO中至少有一个有效的值，如果中断未被屏蔽，中断 标志位置位，产生一个外设中断请求。（） 8.CAN 的基本协议只有物理层协议和网络层协议。（） 9.多处理器通信方式主要包括空唤醒（idle-line）或地址位(address bit)两种多处理器 通信模式。（） 10.在TMS320F2812数字信号处理器中，ADC模块是一个12位带流水线的模数转换器。（） 二、选择题（2分/题，共40分） 1.在电机控制系统中，PWM信号控制功率开关器件的导通和关闭，功率器件为电机的绕组提 供期望的
名 A 电阻 B电流和能量 C 电感 D 电容 2.光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成的传感器 A 模拟量 B 脉冲或数字量 C 通信数据 D 输入数据 3.当电机轴上的光电编码器产生正交编码脉冲时，可以通过两路脉冲的先后次序确定电机 的 A 转动方向 B 等效电感 C 电枢电阻 D 质量 4.当使用正弦调整时，PWM产生的交流电机的电流对称PWM信号与非对称的PWM信号相比 A 非对称PWM信号小 B 一样大 C 对称PWM信号小 D 不确定 5.CAN 总线通信速率最高达 A 100Mbps B 115200bps。 C 9600bps D 1Mbps 6.TMS320F2812的串口SCI的数据帧包括个起始位 A 2 B 1 C 0 D 1.5 7.TMS320F2812 的ADC模块有采样和保持(S/H)器 A 两个 B 一个 C 四个 D 三个 8.当PWM输出为低电平有效时，它的极性与相关的非对称/对称波形发生器的极性 A 无关 B 相反 C 相等 D 相同 9.看门狗的逻辑校验位WDCHK必须是才可以正确访问WDCR寄存器 A 010 B 101 C 001 D 100 10.SPI主设备负责产生系统时钟，并决定整个SPI网络的 A通信速率 B 拓扑结构 C 电平标准 D 通信协议 11.当传输完特定的位数后，接收到的数据被发送到SPIRXBUF寄存器，以备CPU读取。数据在SPIRXBUF寄存器中，采用的方式存储。 A左对齐 B右对齐 C 中间对齐 D 随机位置 12.CAN2.0B 总线规范定义扩展帧有位的标识符 A 11 B 16 C 29 D 9 13.中断使能寄存器的16 位分别控制每个中断的使能状态，当相应的位时使能中断 A 悬空 B 清0 C 读取 D置1 14.采用PWM控制方式可以为电机绕组提供良好的谐波电压和电流，避免因为环境变化产生的电磁扰动，并且能够显著的提高系统的 A 功率因数 B 散热效率 C 可靠性 D 执行精度 15.采用功率开关管在输出大电流的情况下，可以通过使开关管工作在来获得较小功率损耗 A 线性区域 B 放大状态 C 静态切换状态 D 击穿状态 16.带死区的PWM的死区时间由所决定 A 功率转换器的开关特性 B 具体应用中的负载特征 C 功率转换器的开关特性以及在具体应用中的负载特征 D 2812时钟特征 17.TMS320X28XX系列处理器通过访问来访问内置的外部设备 A 数据总线 B 只读存储器C地址总线 D 存储器中的寄存器
信号处理及应用实验说明书 实验三MATLAB设计滤波器 1．试用Matlab程序，确定一个模拟低通滤波器得阶数n和截止频率Wc，并绘出相应的平方幅频曲线。 设计指标为：通带边界频率Ωc＝200π,阻带边界频率Ωz＝300π，通带波纹δ1＝1dB，在Ωz幅度衰减δz>18dB。 2．用Matlab程序，设计一个切比雪夫低通滤波器的传递函数，并绘出相应的平方幅频曲线，要求满足以下指标： （1）通带截至频率f c＝3kHz，最大波动δp≤0.5dB； （2）阻带始点频率f z＝12kHz处衰减δz≥50dB。 3．试用Matlab编程，设计一个巴特沃思低通滤波器的传递函数，并绘出相应的平方幅频曲线。要满足以下指标：通带截止频率Ωc＝12×103×π rad/s处衰减δc≤3dB，阻带始点频率Ωz＝24×103×π rad/s处衰减δz≥25dB。 4．试用Matlab编程，设计一带通滤波器的传递函数，并绘出相应的幅频特性曲线，要求满足下列指标： （1）通带带宽B=200Hz，中心频率Ω0=1000Hz，通带内最大衰减＝2dB； （2）阻带的上边界频率ΩzBL=800 Hz，下边界频率ΩzBH=1240 Hz，衰减δz≥15dB。 5．确定一高通滤波器的传递函数，并绘出相应的幅频特性曲线，要求： （1）按巴特沃思滤波器进行频率的转换，通带范围：1MHz≤f<∞，最大衰减δp≤1dB； （2）当0≤f<500k Hz时，阻带衰减Ωz≥20dB。 6．用Matlab编程设计一切比雪夫带通数字滤波器。其通带为2－3 k Hz，过渡带宽0.5 k Hz，通带波纹小于1dB，阻带衰减20dB，抽样频率Fs＝10000Hz。 7．用Matlab编程设计一高通数字滤波器，通带边界频率为2 k Hz，阻带边界频率1.5 k Hz，通带波纹小于1dB，阻带衰减大于20dB，抽样频率为5 k Hz。 8．试采用MATLAB中的FDATool，设计一个二阶巴特沃思数字低通滤波器，设采样频率f s＝1k Hz，截止频率f c＝0.1k Hz 9．试采用MATLAB中的FDATool，设计一个巴特沃思数字高通滤波器。要求通带截至频率w p=0.8π，通带衰减不大于3dB，阻带截止频率w c=0.5π，阻带衰减不小于18dB。 10.试采用MA TLAB中的FDATool，设计一个三阶巴特沃思数字带通滤波器。设采样频率 f s＝0.5k Hz，上下边界截止频率分别为f1＝30Hz和f2＝150Hz。 11.试采用MATLAB中的FDATool，设计一个三阶切比雪夫数字高通滤波器。设采样频率 f s＝8k Hz，截止频率为f c＝2k Hz（不计4k Hz以上的频率分量）。
东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 数字信号处理器原理及应用 试 卷（作业考核 线下） B 卷（共 4 页） 1. 数字信号处理器（DSP ）主要针对描述连续信号的模拟信号进行运算。(× ) 2. DSP 是在数字信号变换成模拟信号以后进行高速实时处理的专用处理器。( ×) 3. 定点与浮点DSP 的基本差异在于它们各自表达的数值范围不同 。(× ) 4. Q30格式的数据可以表达ππ~-之间的范围。(× ) 5. 当采用双电源器件芯片设计系统时，需要考虑系统上电或掉电操作过程中内核和IO 供电 的相对电压和上电次序。 (√ ) 6. F2812处理器的所有外设寄存器全部分组为外设帧PF0，PF1和PF2。这些帧都映射到处 理器的数据区。(√ ) 7. 当捕获单元完成一个捕获时，在FIFO 中至少有一个有效的值，如果中断未被屏蔽，中断 标志位置位，产生一个外设中断请求。(× ) 8. CAN 的基本协议只有物理层协议和网络层协议。(× ) 9. 多处理器通信方式主要包括空唤醒（idle-line ）或地址位(address bit)两种多处理器通信模 式。(√ ) 10. 在TMS320F2812数字信号处理器中，ADC 模块是一个12位带流水线的模数转换器。(√ ) 二、选择题（2分/题） 1.为避免产生短通状态可以采用两种方法：调整功率管或者 A A 调整PWM 控制信号 B 调整CPU 频率 C 调整通信速率 D 调整系统时间 2.光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成 B 的传感器 A 模拟量 B 脉冲或数字量 C 通信数据 D 输入数据 3.当电机轴上的光电编码器产生正交编码脉冲时，可以通过两路脉冲的先后次序确定电机的__ A A 转动方向 B 角位置 C 角速度 D 线速度 4.当使用正弦调整时，PWM 产生的交流电机的电流对称PWM 信号与非对称的PWM 信号相比 C A 非对称PWM 信号小 B 一样大 C 对称PWM 信号小 D 不确定 5.如果不明原因使CPU 进入死循环，而不进行看门狗复位，看门狗将产生一个 D 信号 A 警告 B 错误 C 提示 D 复位 6.TMS320F2812的串口SCI 的数据帧包括 A 个起始位 A 2 B 1 C 0 D 1.5 7.TMS320F2812 的ADC 模块有 A 采样和保持(S/H)器 A 两个 B 一个 C 四个 D 三个 8.当PWM 输出为低电平有效时，它的极性与相关的非对称/对称波形发生器的极性 B A 无关 B 相反 C 相等 D 相同 9.在电机控制系统中，PWM 信号控制功率开关器件的导通和关闭，功率器件为电机的绕组提供期望的 B