張 嵐

（桂林市排水工程管理處 廣西 桂林 541002）

0 引言

伴隨著科技的快速發(fā)展，國民的生活水平得到了很大提升，電子信息技術(shù)在國民的日常生活、工作以及學(xué)習(xí)中得到了廣泛的應(yīng)用。 其中數(shù)字信號處理技術(shù)是將信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，以保證對數(shù)據(jù)的有效加工與精確使用。 將數(shù)字信號處理技術(shù)引入到電子信息工程中，對確保電子信息工程的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。 數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的通信模式，為電子信息工程的各項(xiàng)工作提供了可能。 此外，將數(shù)字信號處理技術(shù)用于電子信息領(lǐng)域，可以對非有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，從而提高發(fā)送信號的穩(wěn)定性。 隨著電子信息工程技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對信號處理的需求也變得越來越高，數(shù)字信號處理技術(shù)的高效、精準(zhǔn)優(yōu)勢滿足了這些需求，它已經(jīng)在醫(yī)療、航空等領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用［1］。 基于此，本文通過對數(shù)字信號處理技術(shù)的深入剖析，探討數(shù)字信號處理技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用，以期為推動數(shù)字信號處理技術(shù)在電子信息工程中的廣泛運(yùn)用提供借鑒。

1 數(shù)字信號處理技術(shù)

1.1 概述

數(shù)字信號處理技術(shù)指的是利用數(shù)字的方法對目標(biāo)信號進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)字信號處理器中，從而完成對信號的傳輸操作。 數(shù)字信號處理系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)

由圖1 可知，首先對輸入的模擬信號進(jìn)行濾波處理，通過采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 再由數(shù)字信號處理器對其進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理、傳輸?shù)裙δ堋?采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，同時對模擬信號進(jìn)行濾波處理，得到不含噪聲的模擬信號，將其作為輸出的模擬信號。 數(shù)字信號處理器聯(lián)合應(yīng)用計算機(jī)和微型計算機(jī)使得數(shù)字信號處理器的數(shù)據(jù)計算與存儲能力得到明顯增強(qiáng)［2］。 數(shù)字信號處理技術(shù)對信號的處理采用的是數(shù)字技術(shù)，相對于模擬信號處理技術(shù)對信號的處理具有更廣泛的適用范圍。 當(dāng)前，數(shù)字信號處理技術(shù)已被越來越多地應(yīng)用于自動化和航空航天等領(lǐng)域。因此，研究數(shù)字信號處理技術(shù)在電子信息領(lǐng)域的應(yīng)用對促進(jìn)其發(fā)展有著十分重要的意義。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢分析

數(shù)字信號處理技術(shù)是對數(shù)字序列的處理，與傳統(tǒng)的模擬信號處理技術(shù)相比，其優(yōu)勢非常顯著，具體體現(xiàn)為兩方面的內(nèi)容。 一方面是數(shù)字信號處理技術(shù)的使用范圍比較廣，數(shù)字信號處理器的種類相對豐富，可以在各行各業(yè)中起到關(guān)鍵的作用，也是許多軟件開發(fā)推廣的技術(shù)支撐。 利用數(shù)字信號處理技術(shù)對信息進(jìn)行處理和數(shù)據(jù)存儲的過程中，能夠在很短的時間內(nèi)將信息轉(zhuǎn)換為所需要的形式，同時操作比較簡單。 另一方面是數(shù)字信號處理技術(shù)對信息處理效率高。 另外，數(shù)字信號處理器中安裝有特殊芯片，使得實(shí)際信息處理中數(shù)字信息程序和信息存儲空間被分隔開來，防止彼此之間出現(xiàn)干擾，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理器高速運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)。

2 應(yīng)用原則與優(yōu)點(diǎn)

2.1 使用原則

數(shù)字信號處理技術(shù)是以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)，以算法和實(shí)現(xiàn)方式為核心的一門新興學(xué)科，它在電子與信息領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于電子信息工程中，應(yīng)當(dāng)遵循三個方面的原則，即客觀性原則、科學(xué)性原則、環(huán)保性原則［3］。

（1）客觀性原則。 即對信號的探測要客觀，要全面地、客觀地反映出電子信息工程的組織形式、運(yùn)行結(jié)果、建設(shè)條件，從而達(dá)到多層次、多角度的客觀分析。 從客觀的觀點(diǎn)來看，在電子信息工程中的運(yùn)用，數(shù)字信號處理技術(shù)需要對電子信息工程的架構(gòu)、運(yùn)營、管理等進(jìn)行全面的、客觀的分析，對所檢測到的各類信號進(jìn)行收集，只有這樣，才可以為電子信息工程的施工提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提升電子信息工程施工質(zhì)量的目的。

（2）科學(xué)性原則。 即將已有的數(shù)據(jù)分析結(jié)果加以合理拓展，使數(shù)字信號處理技術(shù)在實(shí)際中得到科學(xué)的運(yùn)用。數(shù)字信號處理技術(shù)在電子信息工程中的運(yùn)用，要對其目前的發(fā)展?fàn)顩r、技術(shù)條件等進(jìn)行綜合考量，使其朝著智能化和自動化的方向迅速發(fā)展。

（3）環(huán)保性原則。 即在保證裝置正常運(yùn)行及所有工作正常進(jìn)行的前提下，要充分考慮到對環(huán)境的不利影響，力求以最小的代價獲取最大的利益，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)與社會的共贏。 在目前能源危機(jī)和環(huán)境污染的背景下，電子信息工程中的數(shù)字信號處理技術(shù)的運(yùn)用，需要全面提高各類產(chǎn)品的環(huán)保性和各種資源的利用率，以減少或防止對環(huán)境的危害，創(chuàng)造出一個嶄新的數(shù)字信號處理體系。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢

數(shù)字信號處理技術(shù)是一種常用的處理方法，它把處理后的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的高效、準(zhǔn)確處理。 將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于電子信息工程中，其有效實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)通信方式的創(chuàng)新，確保了電子信息工程相關(guān)活動的順利實(shí)施。 數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于電子信息工程中具有十分明顯的優(yōu)勢，體現(xiàn)為數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、集成度高、過程可控性好三個方面。

2.2.1 數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)

數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)據(jù)的處理能力非常強(qiáng)，使其在電子信息領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)越性。 在數(shù)字信號處理器中嵌入一塊專用芯片，并使用了哈弗架構(gòu)，將該芯片的執(zhí)行與數(shù)據(jù)分別存放在兩個獨(dú)立的空間中，執(zhí)行與保存相對獨(dú)立，在執(zhí)行時不受其他環(huán)境的影響，從而極大地提高了數(shù)字信號處理器的執(zhí)行效率，并具備了很好的對多種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的能力。

2.2.2 集成度高

將大規(guī)模集成線路和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)而組成了單片計算機(jī)。 數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于電子信息工程中，通過配置先進(jìn)的芯片結(jié)構(gòu)，確保了運(yùn)行效果的穩(wěn)定性，從而為電子信息工程的快速發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。先進(jìn)的芯片結(jié)構(gòu)由高速計算芯片和高位計算芯片所組成，具有體積小、功能強(qiáng)大等突出優(yōu)點(diǎn)，使得電子信息工程的集成度增強(qiáng)。

2.2.3 過程可控性好

在電子信息工程中，將數(shù)字信號處理技術(shù)運(yùn)用到了電子信息工程中，可以實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的相互協(xié)同，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對各種信息進(jìn)行全方位管理和數(shù)字交互，進(jìn)而達(dá)到有效地處理數(shù)據(jù)的目的。 此外，在電子信息工程中使用數(shù)字信號處理技術(shù)，可以有效地利用數(shù)字信號處理器的優(yōu)點(diǎn)，快速地處理較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息。 與此同時，與實(shí)際情況相結(jié)合，對數(shù)字信號處理系統(tǒng)中的硬件進(jìn)行了充分的利用，從而使數(shù)據(jù)信息的適應(yīng)性增強(qiáng)，提高了數(shù)據(jù)處理的靈活性，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的全面掌握。

3 具體應(yīng)用分析

3.1 移動機(jī)器人領(lǐng)域

科技的飛速發(fā)展使得電腦程序化設(shè)計和電子控制實(shí)現(xiàn)了有機(jī)融合，有效促進(jìn)了各類移動機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展。 在移動機(jī)械臂控制中，數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 由于數(shù)字信號處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)移動機(jī)械臂動作的關(guān)鍵，數(shù)字信號處理技術(shù)對其動作的平穩(wěn)性有很大的影響，因此，要提高運(yùn)動控制效果，就需要采用數(shù)字信號處理技術(shù)。 移動控制系統(tǒng)的核心程序?yàn)閁SB 總線，利用移動卡來操縱機(jī)器人的運(yùn)動，并利用環(huán)境探測裝置來監(jiān)控周圍的環(huán)境距離［4］。 通過對周圍環(huán)境的檢測，使移動機(jī)器人能夠在運(yùn)動時有效地規(guī)避障礙，避免與環(huán)境中的障礙物發(fā)生碰撞。 在運(yùn)動控制芯片的設(shè)計中，必須考慮到數(shù)字信號處理對步進(jìn)電動機(jī)的作用，并將其應(yīng)用到步進(jìn)電動機(jī)上。 在實(shí)際的運(yùn)動中，由步進(jìn)電動機(jī)采集周圍的信息，將采集到的周圍的信息經(jīng)USB 總線傳送到計算機(jī)上，由計算機(jī)進(jìn)行判斷、分析、計算等一系列工作，最后下達(dá)移動命令。 為了實(shí)現(xiàn)這一目的，計算機(jī)必須將采集到的信號轉(zhuǎn)換成能夠被移動機(jī)械臂辨識的信號。 該方法采用了一種基于數(shù)字信號處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，并利用該方法對所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使其能夠精確地進(jìn)行運(yùn)動。

3.2 短波通信領(lǐng)域

短波通信在音頻信號處理、圖像靜態(tài)處理等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用，而在這些領(lǐng)域中，可以最大限度地發(fā)揮出短波通信的優(yōu)點(diǎn)。 在短波通信中，必須將數(shù)字信號處理技術(shù)科學(xué)、理性地運(yùn)用到工作中，以達(dá)到對其進(jìn)行有效的管理。在數(shù)字信號處理技術(shù)的幫助下，可以高效地對信號通道實(shí)施擴(kuò)頻、掃描，進(jìn)而完成對音頻信號的處理，達(dá)到信號通道數(shù)字化的目的［5］。 在短波通信中，數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)揮著非常重要的功能，它主要是對短波通信中的射頻信號進(jìn)行處理，之后再利用中頻信號來完成對信息模塊的數(shù)字化處理，進(jìn)而完成對音頻信號的傳送。 圖2 中說明了短波通信的工作原理。

圖2 短波通信原理

數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于短波通信設(shè)備中使得其具有模塊化、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。 在短波通信技術(shù)中，過濾通信是將信號數(shù)字化及智能化處理，借由對射頻信號的有效模仿，將信號轉(zhuǎn)變成符合現(xiàn)實(shí)需要的信號。 圖3 為數(shù)字信號處理技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用。

圖3 數(shù)字信號處理技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用

由于數(shù)字信號處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)短波通信的基礎(chǔ)，因此短波通信對數(shù)字信號處理技術(shù)具有很高的依賴度。

3.3 軟件無線電系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們越來越多地使用軟件無線電技術(shù)。 軟件無線電是一種專門用于通信的體系架構(gòu)，它可以被視為通信體系的基礎(chǔ)，而利用數(shù)字信號處理技術(shù)，可以使其更為完備，從而極大地提高通信效率。 在軟件無線電中，以設(shè)備和硬件作為通信的載體，利用移動終端進(jìn)行通信。 軟件無線電系統(tǒng)的通信和數(shù)字信號處理技術(shù)之間密切相關(guān)，通過數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用使得軟件無線電能夠以任意的形式來實(shí)現(xiàn)無線通信。 軟件無線電系統(tǒng)如圖4 所示。

圖4 軟件無線電系統(tǒng)

數(shù)字信號處理技術(shù)在軟件無線電系統(tǒng)中的應(yīng)用體現(xiàn)在兩個方面：一方面是A/D 變換器，在發(fā)射無線電信號的過程中，A/D 變換器使得信號在射頻前端轉(zhuǎn)換為寬帶中頻信號，A/D 變換器對寬帶中頻信號進(jìn)行批量統(tǒng)一化處理，從而將模擬信號變化為數(shù)字信號。 在軟件無線電系統(tǒng)中，A/D 變換器有效提升了信號轉(zhuǎn)換的效率，使得軟件無線電水平大大提升。 另一方面是數(shù)字變頻技術(shù)，其能夠?qū)嫶髲?fù)雜的數(shù)據(jù)實(shí)施過濾，使得濾波速度大大提升，可編程的數(shù)字信號芯片使得龐大復(fù)雜的工作變得高效、快捷。 將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于軟件無線電系統(tǒng)中，大大提升了信號的處理水平，使得軟件無線電技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。

3.4 通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

將數(shù)字信號處理技術(shù)引入到通信體系架構(gòu)中，可以使通信體系架構(gòu)得到持續(xù)的改進(jìn)，從而提高通信的軟件能力。 借助軟件無線通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)通信，其先決條件是要將所發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，利用數(shù)字信號處理技術(shù)，可以極大地提高信息傳遞的效率，并且還能夠完成高難度、高復(fù)雜度的無線電通信。 在使用數(shù)字信號處理技術(shù)的時候，可以讓有關(guān)工作人員對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加科學(xué)有效的控制，從而讓電子信息工程可以有效地發(fā)展起來，并且還可以為電子信息工程相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。 隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展，它的種類也越來越多，并且對于數(shù)據(jù)的處理和傳輸?shù)男室苍絹碓礁摺?利用數(shù)字信號處理技術(shù)，可以對電子信息工程的體系進(jìn)行最優(yōu)配置，保證各模塊協(xié)同工作，極大地提高整體通信系統(tǒng)的工作效率，從而保證電子信息工程的平穩(wěn)發(fā)展。

4 結(jié)論

在當(dāng)今的信息化時代，電子信息工程與人民的生產(chǎn)生活有著密切的聯(lián)系，在促進(jìn)社會的迅速發(fā)展中起到了舉足輕重的作用。 數(shù)字信號處理技術(shù)在電子信息工程中的運(yùn)用，有力地促進(jìn)了其發(fā)展，并已被用于移動機(jī)器人領(lǐng)域、短波通信領(lǐng)域、軟件無線電系統(tǒng)領(lǐng)域、通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。要想使數(shù)字信號處理技術(shù)更好地運(yùn)用于電子信息工程，就需要加強(qiáng)對數(shù)字信號處理技術(shù)的普及，對移動控制卡及其核心技術(shù)進(jìn)行高效的優(yōu)化，進(jìn)而為電子信息工程的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。 本文將有助于加深對數(shù)字信號處理技術(shù)的理解，并推動其在電子信息領(lǐng)域的發(fā)展。