探討數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用

冼浩然

【摘要】隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子信息工程技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，也給人們的生活帶來(lái)了更多的便利。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)是電子信息工程中非常重要的一項(xiàng)技術(shù)，推動(dòng)著電子信息工程朝著更加高效、實(shí)用的方向發(fā)展。本文以當(dāng)前電子信息工程的發(fā)展現(xiàn)狀為背景，結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，深入探討了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用及發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】電子信息工程;數(shù)字信號(hào)處理技術(shù);應(yīng)用前景

隨著數(shù)字化信息時(shí)代的到來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域中的信號(hào)處理過(guò)程中都表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，整個(gè)社會(huì)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的依賴程度也越來(lái)越高。當(dāng)前數(shù)字信號(hào)信息傳輸方式已經(jīng)步入平穩(wěn)發(fā)展階段，想要更進(jìn)一步地提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，促進(jìn)電子信息工程的發(fā)展，就必須對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行深入的研究，以期不斷地優(yōu)化數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)更加科學(xué)、合理地應(yīng)用到電子信息工程中來(lái)，提高電子信息工程的工作效率，為社會(huì)創(chuàng)造更大的效益。

1. 電子信息工程的發(fā)展現(xiàn)狀

電子信息工程是指在合理使用計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，以更加高效的方式對(duì)電子設(shè)備的信息進(jìn)行控制和處理，在生活中電子信息技術(shù)的使用非常普遍。但我國(guó)電子信息工程的整體技術(shù)水平與部分發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的差距，由于我國(guó)電子信息工程起步時(shí)間比較晚，至今經(jīng)歷的發(fā)展時(shí)間也不長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)最初的科技基礎(chǔ)比較薄弱等多方面的問(wèn)題，導(dǎo)致我國(guó)現(xiàn)階段電子信息工程的發(fā)展還被受到很多問(wèn)題的制約。此外，由于我國(guó)電子信息工程學(xué)科引進(jìn)時(shí)間比較晚，相關(guān)領(lǐng)域的高級(jí)技術(shù)人才基本處于缺失狀態(tài)，因此我國(guó)的電子信息工程水平還有很長(zhǎng)一段發(fā)展的道路要走。

2. 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

模擬信號(hào)的復(fù)制存儲(chǔ)過(guò)程都是繁瑣而高耗的，顯然無(wú)法滿足當(dāng)今日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，因此如今大部分的信號(hào)都是便于復(fù)制存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)。在如此環(huán)境下，直接對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理的技術(shù)就顯得十分必要。由于我國(guó)電子信息工程開(kāi)始的時(shí)間比較晚，前期的發(fā)展速度緩慢，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)作為電子信息工程發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，過(guò)去電子信息工程發(fā)展低迷的情況開(kāi)始得到改善。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)主要通過(guò)數(shù)字化方式對(duì)收集的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，除對(duì)數(shù)據(jù)的分析、篩選、數(shù)據(jù)圖像化顯示等基本處理操作外，還能在處理的過(guò)程中對(duì)數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性進(jìn)行加強(qiáng)，保障數(shù)字信號(hào)在傳播過(guò)程中的精確度和信息的安全，使傳輸系統(tǒng)的有效性和可靠性，即傳輸速率和誤碼率都得到一定的優(yōu)化。

2.1 數(shù)據(jù)處理功能全面

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的數(shù)據(jù)處理功能非常全面，不但可以比較穩(wěn)定地執(zhí)行一般的信號(hào)處理任務(wù)，還能通過(guò)計(jì)算機(jī)編程的方式靈活地增加一些實(shí)用的數(shù)據(jù)處理快捷功能，如卷積、濾波、逆濾波、統(tǒng)計(jì)等。且數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、計(jì)算等操作的標(biāo)準(zhǔn)是可以依據(jù)數(shù)據(jù)的來(lái)源和數(shù)據(jù)類型進(jìn)行個(gè)性化數(shù)據(jù)處理，具有一般信號(hào)數(shù)據(jù)處理器難以直接實(shí)現(xiàn)的自定義功能特性，使得經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理過(guò)的數(shù)據(jù)更具有參考價(jià)值。

2.2 高效穩(wěn)定的特性

由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)依托門電路或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的各項(xiàng)處理功能，因此數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也具有大部分計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，其中優(yōu)勢(shì)最明顯的就是數(shù)據(jù)處理的高效性和穩(wěn)定性。當(dāng)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在計(jì)算機(jī)單片芯片中完成數(shù)據(jù)處理工作，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)海量的數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)、分析等多項(xiàng)處理，且對(duì)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果可以做到接近百分之百的準(zhǔn)確。在計(jì)算機(jī)后臺(tái)執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理工作時(shí)，在保證計(jì)算機(jī)內(nèi)部的運(yùn)行環(huán)境安裝無(wú)誤的前提下，幾乎可以避免過(guò)去各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理工作中因?yàn)槭艿酵饨绺蓴_而出現(xiàn)的錯(cuò)誤。相比之下，模擬信號(hào)的處理技術(shù)則由于電子器件對(duì)外界環(huán)境的敏感和自身固有的性質(zhì)而容易引入噪聲和失真，故信噪比總體上也要劣于數(shù)字信號(hào)處理。

2.3 數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)存占用小

對(duì)于計(jì)算機(jī)而言，本地內(nèi)存的分配和節(jié)省是必須考慮的問(wèn)題。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在進(jìn)行信號(hào)數(shù)據(jù)處理時(shí)，可以在數(shù)據(jù)處理結(jié)束后及時(shí)對(duì)處理完成的信息進(jìn)行保存，并在處理過(guò)程中加固處理器的結(jié)構(gòu)。這種處理形式可以很好的防止搜集的無(wú)效數(shù)據(jù)對(duì)內(nèi)存的消耗，且在處理時(shí)不會(huì)因?yàn)樘幚砥鞯牟环€(wěn)定而產(chǎn)生垃圾數(shù)據(jù)造成內(nèi)存的浪費(fèi)。此外，數(shù)字信號(hào)處理器不但能夠?qū)崿F(xiàn)的功能很多，而且本身的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，在計(jì)算機(jī)本地占用的內(nèi)存體積小。

3. 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用

3.1 數(shù)字信號(hào)處理在軟件無(wú)線電的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用軟件在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了普及，客戶端和移動(dòng)端的高度開(kāi)發(fā)讓各種軟件的使用都很方便。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在軟件的通信環(huán)節(jié)中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，能夠?qū)Πl(fā)出與接受的無(wú)線電進(jìn)行多種處理，如進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻、解擴(kuò)等。其主要實(shí)現(xiàn)途徑為數(shù)字信號(hào)處理器與A/D、D/A變換轉(zhuǎn)換器的配合使用，以及利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波處理，實(shí)現(xiàn)大量的采樣率計(jì)算。

3.2 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在移動(dòng)機(jī)器人中的應(yīng)用

移動(dòng)機(jī)器人是計(jì)算機(jī)編程技術(shù)和電子信息控制技術(shù)結(jié)合的智能機(jī)器人產(chǎn)物，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是建立在移動(dòng)控制卡的基礎(chǔ)上，通過(guò)PC端寫入的算法對(duì)機(jī)器人內(nèi)部硬件進(jìn)行操控。移動(dòng)控制卡的使用是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到應(yīng)用的完美體現(xiàn)，真正意義上發(fā)揮了數(shù)字信號(hào)處理器的作用。借助移動(dòng)控制卡對(duì)機(jī)器人進(jìn)行性能檢測(cè)，可以在測(cè)試者建立的機(jī)器人分布式探測(cè)系統(tǒng)中對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行觀察，從而發(fā)現(xiàn)一些機(jī)器人設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中忽視的問(wèn)題并及時(shí)解決。此外，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)還能借助機(jī)器人內(nèi)部的USB對(duì)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，并將數(shù)據(jù)分析后得到的有效信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，幫助提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的障礙繞行能力和定位能力。

4. 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程的應(yīng)用前景

結(jié)合以上數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和在電子信息工程的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，隨著未來(lái)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，電子信息工程對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的使用程度將進(jìn)一步提高。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)憑借體積小、功能齊全、性能穩(wěn)定等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，能比較高效地解決電子信息工程中存在的大部分信號(hào)傳輸和通信控制問(wèn)題。但我國(guó)的電子信息工程發(fā)展還不夠成熟，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程中的普及應(yīng)用還需要克服大量的阻礙，需要進(jìn)一步地針對(duì)這些問(wèn)題對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用條件進(jìn)行改善。

4.1 優(yōu)化移動(dòng)機(jī)器人中的移動(dòng)控制卡

移動(dòng)控制卡的使用確實(shí)很大程度上促進(jìn)了移動(dòng)機(jī)器人的研發(fā)和升級(jí)，但移動(dòng)控制卡的應(yīng)用還可以進(jìn)一步地完善。首先，未來(lái)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)移動(dòng)控制卡的管理，讓移動(dòng)控制卡與數(shù)字信號(hào)處理器的配合更加流暢，保證移動(dòng)機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)得更加平穩(wěn);其次，可以加入步進(jìn)電機(jī)來(lái)輔助移動(dòng)控制卡的管控工作，提高分布式探測(cè)系統(tǒng)在機(jī)器人探測(cè)運(yùn)動(dòng)環(huán)境中的精準(zhǔn)度，使機(jī)器人避障能力進(jìn)一步提高。通過(guò)以上工作對(duì)移動(dòng)控制卡進(jìn)行優(yōu)化之后，移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)速度和行進(jìn)中的避障能力都將得到提升，進(jìn)而強(qiáng)化機(jī)器人整體的移動(dòng)功能。

4.2 推動(dòng)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的普及

要提高數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程中的使用頻率，就需要解決數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)際應(yīng)用方面人才缺失的問(wèn)題?？梢栽跀?shù)字信號(hào)處理這一電子信息工程專業(yè)必修學(xué)科中增設(shè)其實(shí)際應(yīng)用的案例學(xué)習(xí)，在培養(yǎng)電子信息工程專業(yè)人才的專業(yè)知識(shí)技能的同時(shí)提高他們運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的能力。此外，進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的企業(yè)內(nèi)部科普或者定期為員工開(kāi)設(shè)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的技能培訓(xùn)，都有助于降低數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在實(shí)際的電子信息工程中的應(yīng)用門檻，讓數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)成為電子信息工程行業(yè)中耳熟能詳?shù)囊豁?xiàng)基本技術(shù)。

5. 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，能夠有效地彌補(bǔ)電子信息工程發(fā)展存在的缺陷，促進(jìn)電子信息工程的技術(shù)升級(jí)。未來(lái)在電子信息工程中更加合理地使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，能夠更進(jìn)一步地促進(jìn)電子信息工程發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)步。

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