DSP技术及相关应用

龙源期刊网

DSP技术的应用及发展趋势

作者：高实

来源：《科技创新与应用》2015年第20期

摘 要：现在是信息化时代，数字化是信息化实现的基础前提。数字信号处理技术是数字化的核心技术之一。DSP器件完成了数字信号处理的大部分任务。所以一般用DSP技术来代表数字信号处理技术，已经成为快速发展的前沿技术。文章介绍了DSP技术在各个领域的应用，并探讨了未来的发展趋势。

关键词：数字化；DSP；应用；发展趋势

引言

DSP（Digital Signal Processing）也就是我们所说的数字信号处理器。它是专门对模拟信号转换为数字信号后进行高速实时处理的专用处理器。数字信号处理器具有灵敏、快速、低功耗和可编程等优点，自它问世以来，得到了广泛的应用。我们现在经常遇见的语音、语言的处理、信号的处理、图像的处理、测量分析等领域，都有DSP技术的身影。DSP芯片采用了哈佛结构，使得数据总线与程序总线分离，相较于传统的处理器采用的冯若依曼结构，指令执行速度更高，性能更好，它的处理速度是目前最快的CPU的10到50倍左右。DSP被誉为信息社会革命的“旗手”，成为计算机、通信、手机等产品的基础器件。

1 DSP技术的应用

DSP技术由于其自身具有很大的优势，所以被很多领域所采用。在电力系统：电力系统模拟量采集和测量、继电器保护、变电站自动化；数字通讯技术领域：多媒体通信、软件无线电；工业控制领域：超精密机床伺服控制方面、机器人控制；虚拟仪器方面；仪器仪表领域；汽车电子系统等等都有DSP技术的存在。我们重点介绍DSP技术在多媒体通信、仪器仪表和汽车电子系统中的应用。

1.1 DSP技术在多媒体通信的应用

文字、语言、图像、数据等媒体就是我们平时所说的多媒体。其中视频和音频数据占多媒体数据的绝大部分。对音视频的数字化处理量是非常庞大的，需要先采用先进的压缩编码算法进行压缩处理，大大缩小占用的空间，提高数据传输效率，这样多媒体通信系统才能普遍实现。这就需要在多媒体终端快速处理信息，用户得到良好的体验交互。DSP的出现使其成为了现实，它在语音编码、图像压缩与还原等多媒体通信中得到充分的应用。DSP基本能够实时实现大部分国际标准的语音编码解码算法与协议。DSP技术还大量应用在移动通信的语音压缩和调制解调器中。现代DSP完全有能力实现中、低速的移频键控、相移键控的调制与解调以及正交调幅调制与解调等。 龙源期刊网

第２７卷第３期　２　０　０　６年５月　兵　工　学　报　ＡＣＴＡ　ＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ　ＶＯ１．２７　ＮＯ．３　Ｍａｖ　２００６　

复自相关技术在声学多普勒流速剖面仪中的应用　及其定点ＤＳＰ实现　

朱昊　，刘文耀　，王晓东　，郝永杰　，梁捷　（１．天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部科学重点实验室，天津３０００７２　２．北京普天方正通信技术有限公司，北京１０００８６；３．国家海洋技术中心，天津３００１１１）　摘要：声学多普勒流速剖面仪（ＡＤＣＰ）Ｉ１］技术是目前观测海流剖面的最有效方法，其基本原理　是测定声波入射到海水中微颗粒后向散射造成的多普勒频移。文章详细剖析了复自相关技术进行　流速测量的方法，给出了评判参数Ｃ—ＳＮＲ，论证了Ｃ—ＳＮＲ与信噪比（ＳＮＲ）之间的必然关系，作　为取舍数据的评判标准。海量实验数据证明，当Ｃ—ＳＮＲ对应的值大于０．４３时，频偏属于测频范　围Ｉ一　，　Ｉ内时，对应的数据是鲁棒的。详细地的介绍在定点ＤＳＰ—ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１０中实现该　算法的过程，并和传统最小二乘算法（ＬＭＳ）［　］在ＤＳＰ中的运行时间进行了比较，结果表明复自相　关算法在提高计算精度的过程中能够保持更高的运算速度，随样本比例增加，耗时比约为２．１：１．　关键词：信息处理技术；声学多普勒流速剖面仪；多普勒频移；复自相关算法；信噪比；最小　二乘　中图分类号：ＴＰ３５　．１　文献标志码：Ａ　文章编号：１０００—１０９３（２００６）０３—０４５１—０７　

Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｓｅｌｆ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｎ　ＡＤＣＰ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｆｉｘｅｄ　ＤＳＰ　ＺＨＵ　Ｈａｏ　，ＬＩＵ　Ｗｅｎ—Ｙａｏ　，ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ　，ＨＡＯ　Ｙｏｎｇ—ｊｉｅｚ，ＬＩＡＮＧ　Ｊｉｅ。　（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｏｐｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｏｐｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｐｕｔｉａｎ　Ｆｏｕｎｄｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８６，Ｃｈｉｎａ；３．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｏｃｅａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｒｏｆｉｌｅｒ（ＡＤＣＰ）ｉｓ　ｒｅｇａｒｄｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｍｅａｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖａ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｅｒｅｏ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　ｏｃｅａｎ　ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｉｔｓ　ｂａｓｉｃ　ｔｈｅｏｒｙ　ｌｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　ｆｒｅ—　ｑｕｅｎｃｙ　ｏｆｆｓｅｔ．Ａ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆｆｓｅｔ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｅａｓｉｌｙ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｉｔ．Ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ，Ｃ—ＳＮＲ，ｗａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅ—　ｔｗｅｅｎ　Ｃ—ＳＮＲ　ａｎｄ　ＳＮＲ　ｗａｓ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｎｏｒｍｏｕｓ　ｄａｔａ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆｆｓｅｔ　ｉｓ　ｒＯｂｕｓｔｌｙ。ｂｔａｉｎｅｄ　ｗｉｔｈｉｎ［一　１，　１］ｗｈｅｎ　ｃ—ＳＮＲ　ｉｓ　ｎ。ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　０．４３．Ｒｅａｌｉｚａｔｉ。ｎ。ｆ　ｔｈｅ　ａｌｇｏ＿　ｒｉｔｈｍ　ｉｎ　ｆｉｘｅｄ—ｐｏｉｎｔ　ＤＳＰ—ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０　ｗａｓ　ｅｘｐｌａｉｎｅｄ　ｉｎ　ｓｏｍｅ　ｄｅｔａｉｌ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｃｏｍ—　ｐｌｅｘ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　ＬＭＳ　ｉｎ　ＤＳＰ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｃｏｎ—　ｓｕｍｅｄ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　２．１：１　ｗｈｅｎ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｄａｔａ　ｇｒｏｗｉｎｇ　ａｓ　ｄｉｒｅｃｔ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｒｏｆｉｌｅｒ；Ｄｏｐｐｌｅｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆｆｓｅｔ；ｃｏｒｎ—　ｐｌｅｘ　ｓｅｌｆ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｓｉｇｎａｌ　ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ；ＬＭＳ　收稿日期：２００４—０９—１４　基金项目：国家８６３基金资助项目（８６３．８１８—０６—０３）

DSP原理及应用是什么专业学的

1. 简介

DSP（Digital Signal Processing）是数字信号处理的缩写。它涉及信号的数字化、滤波、编码、压缩、解码、特征提取等方面的技术和方法。DSP在现代通信、音频处理、图像处理、雷达、医学影像等领域具有广泛的应用。那么，DSP原理及应用是什么专业学的呢？

2. 电子信息工程专业

DSP作为一门重要的学科，通常会作为电子信息工程专业的一部分进行学习。电子信息工程专业主要涉及电子技术、通信技术、电子器件与电路、数字电路、模拟电子技术等方面的知识。学习DSP原理及应用，可以帮助学生深入了解数字信号处理的理论和技术，并将其应用于实际工程中。

3. 信号与系统

在学习DSP原理及应用之前，首先需要打下信号与系统的基础。信号与系统是DSP的基础学科，它涉及信号的表示、传输、处理、分析等方面的知识。学习信号与系统可以帮助理解DSP的基本概念和原理。

以下是信号与系统的一些基本概念： - 信号的分类：连续信号和离散信号 - 信号的表示：时域表示和频域表示 - 系统的分类：线性系统和非线性系统 - 系统的特性：稳定性、因果性、线性性、时不变性

4. DSP原理

DSP原理是学习DSP的核心内容，它包括数字信号的表示、采样与量化、离散时间系统、时域分析、频域分析、滤波器设计等方面的知识。

以下是DSP原理的一些基本概念： - 数字信号的表示：离散时间序列、离散幅度序列 - 采样与量化：采样定理、采样频率、量化精度 - 离散时间系统：差分方程、单位冲激响应、单位阶跃响应 - 时域分析：线性时不变系统的时域响应、卷积运算

- 频域分析：离散傅里叶变换、频谱分析、功率谱密度 - 滤波器设计：数字滤波器的设计方法和原理

5. DSP应用

学习了DSP原理之后，就可以将其应用于各个领域的工程和项目中。DSP在通信、音频、图像、医学影像等领域具有广泛的应用。 以下是DSP应用的一些例子： - 通信领域：调制解调器、信号编码、信道均衡

汽车音响的DSP应用原理是什么

1. 什么是DSP

数字信号处理(DSP)是一种通过数字技术来处理模拟信号的技术，它可以对音频信号进行多种处理，以达到优化音质的目的。

2. DSP在汽车音响中的应用

DSP在汽车音响中被广泛应用，可以对音频信号进行各种处理，例如音效调节、均衡器调节、环绕声模拟、降噪等。下面将介绍几种常见的音频信号处理技术及其原理。

2.1 音效调节

音效调节是指通过改变音频信号的频率、相位和振幅等参数，以调整声音的声场效果。常见的音效调节包括混响、延迟、回声等。

• 混响：通过模拟音乐演奏场所的声音反射特性，增加音频的粘滞度和空间感，使听者感觉音乐更加自然。

• 延迟：根据声音的传播速度来制造时间差，使音频信号在不同的扬声器上以不同的时间到达，以增加音场深度和立体感。

• 回声：通过模拟声音在不同的场景中反射、反弹产生的声音，增加音频的深度和层次感。

2.2 均衡器调节

均衡器调节是指通过改变不同频率段上的声音增益，对音频信号的频率分布进行调整，以达到改善音效的目的。

• 低音调节：通过增加低频信号的增益，增强低音效果，使得音响表现的更加饱满。

• 高音调节：通过增加高频信号的增益，增加音乐的明亮度，使音响表现的更加清晰。

• 中音调节：通过增加或减少中频信号的增益，调整人声的表现效果，使得音响表现的更加自然。

2.3 环绕声模拟

环绕声模拟是通过处理音频信号，使得听者可以感受到音乐或声音来自于不同的方向，增加音场的立体感。 • 空间定位：通过处理音频信号的相位和延迟，使得听者可以感受到音源来自于左、右、前、后等不同的方向。

• 远近感：通过处理音频信号的各种参数，使得听者可以感受到音源的远近距离，增加音场的深度感。

2.4 降噪

降噪是指通过处理音频信号，减少噪音对音乐或声音的影响，使得音质更加纯净。

• 主动降噪：通过采集车内噪音，然后通过反向相位信号输出到喇叭上，从而消除噪音。