基于Matlab的信號處理系統(tǒng)與分析

摘 要： Matlab作為一種非常簡便、智能的高級程序語言，在科學研究、工程等領域得到了非常廣泛的應用。在信號處理系統(tǒng)應用Matlab，可以相應保證信號處理工作的順利開展，基于Matlab的信號處理系統(tǒng)除了能夠使信號處理的穩(wěn)定性、效率更高之外，也可以進一步促進信號處理系統(tǒng)的發(fā)展與完善。在對Matlab展開特性方面的分析，并對經(jīng)典方法和Matlab的信號處理分析效果進行對比，從而對Matlab在信號處理和分析方面所體現(xiàn)出的優(yōu)勢進行明確。

關鍵詞： Matlab;信號處理;分析

信息是以信號為基本載體呈現(xiàn)出來并進行傳播的，信號處理就是通過識別、估計和采集的方式來抓取一些有用信號，在信息時代持續(xù)發(fā)展進步的過程中，社會中的信號處理方式越來越多樣，并逐步形成一個單獨的研究課題。在Matlab的產(chǎn)生之后，伴隨著該技術的不斷優(yōu)化，其在應用中也取得了豐碩的成果，從而使信號處理時的轉(zhuǎn)換、識別、檢測、濾波等工作都有很好的質(zhì)量、成效，所以可為信號處理系統(tǒng)提供可靠支撐，促進信號處理的進一步升級與完善。

一、Matlab的特性概述

Matlab即矩陣實驗室。作為一種研究工具，目前很多科學家和技術工作者都充分意識到了Matlab的重要性。其專業(yè)豐富，并體現(xiàn)出數(shù)據(jù)可視化、運算功能強等特點，無論是通信、建模還是處理圖像都有非常明顯的優(yōu)勢。Matlab在剛產(chǎn)生時是被當作商業(yè)性軟件應用于教學方面的?，F(xiàn)階段來說，Matlab已經(jīng)是所有高級研究人員都應當掌握的必備技能，掌握該軟件后在面對各種科學計算時就可以更好、更快地攻克難題。Matlab軟件平臺中還涉及Matlab、Simulink組件，二者有不同的特性和功能[1]。對于數(shù)字信號處理，Matlab軟件具備方便開發(fā)升級、功能豐富、較為穩(wěn)定、較靈活、精度高等優(yōu)勢，相較于其他百年城語言編制的計算機程序來說，它在解決很多問題時都體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

二、基于Matlab的信號處理系統(tǒng)分析

這里提到的信號分析處理即根據(jù)特定要求和條件來對大量的毫無章法規(guī)律的信號或是對某種復雜信號展開處理，基于特定的設備、技術要求，將最為核心的部分提取出來，以供我們進行可靠的分析利用。

（一）信號產(chǎn)生期間的Matlab分析

通常來講，信號的產(chǎn)生會有下列兩種方式：一種是以Matlab數(shù)據(jù)采集工具箱為支撐，于軟硬件間實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。因為Matlab有程序接口、發(fā)布平臺，外部程序和顯示數(shù)據(jù)能夠進行交互，這種情況下，除能夠豐富軟件的數(shù)值計算、圖形顯示功能之外，還可以克服信號處理效果不理想的問題。這種情況下，通過相應接口接通信號和處理系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)信息封存于系統(tǒng)存儲空間[2]。之后基于相應函數(shù)、命令來對其作矩陣型轉(zhuǎn)換，為之后的信號分析提供方便。還有一種就是在Matlab設計信號處理系統(tǒng)程序時提供三角波、方波、正弦波之類的波形產(chǎn)生函數(shù)，再根據(jù)用戶再波形和參數(shù)上的要求來產(chǎn)生特定數(shù)字信號，常見的如數(shù)字電子琴等就是以這種方式產(chǎn)生的。

（二）信號處理中的Matlab分析

1.Matlab濾波器

數(shù)字濾波器具有處理信號、生成新數(shù)字信號的功能。處理過程非常關鍵。以心電圖信號來說，針對一些干擾情況，還應通過低通濾波來處理，最終保證獲取到的心臟功能信息是可用的。對于濾波器函數(shù)的設計，Matlab工具箱可提供支持，如函數(shù)、原型函數(shù)、轉(zhuǎn)變函數(shù)等，在該工具箱當中，基于濾波器可排除一些無用信號和噪聲干擾，以數(shù)字濾波器取代模擬濾波器。

2.Matlab頻域變換

信號可基于Matlab轉(zhuǎn)換到頻域，對仿真信號進行處理時，該環(huán)節(jié)很關鍵?；诳焖俑凳献儞Q，頻譜分析儀可通過特定算法來對各采樣點的相位、頻率、幅度值進行計算[3]。若傅里葉變化中頻譜的動態(tài)分布較廣，就應進行對數(shù)變換，獲取可視化頻譜圖。這種情況下，在之后的波形顯示中，就可以提供更多數(shù)據(jù)，在進行數(shù)據(jù)處理時，其高效性、便捷性、實時性、精確性特點便可凸顯。

3.Matlab圖像顯示

處理信號時，Simulink組件可對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真與綜合分析。在此基礎上做仿真計算，再結(jié)合示波器和繪圖函數(shù)，可掌握完成信號處理的波形圖像，還原原始信號的情況[4]。不用進行復雜的程序編程就可呈現(xiàn)整個信號處理流程，使信號處理有方便、穩(wěn)健、可信任的途徑。當前來說，這種方式再圖像處理、雷達探測、語音識別等方面已經(jīng)得到了廣泛應用，并取得了可觀成效。

三、結(jié)語

目前我們再進行信號處理時經(jīng)常會用到Matlab技術，這時因為該項技術再計算方面體現(xiàn)出非常明顯的優(yōu)勢。但在實際的應用期間，我們應當注意有效適用編程程序。將Matlab應用于信號處理方面，可以使信號處理工作有更為先進、現(xiàn)代化的工作模式做保障，除了具備傳統(tǒng)分析儀器的全部功能，還可以相應降低工作信號處理的成本投入，所以其在實際應用方面受到了高度重視。在生產(chǎn)與處理信號時，Matlab表現(xiàn)出性能穩(wěn)定、可靠性強的優(yōu)勢，基于Matlab的頻域變換、濾波器、圖像顯示等功能，能夠很好地加強信號處理的效果與效率，由此使信號處理系統(tǒng)得到進一步優(yōu)化完善。

參考文獻：

[1]孟文涵.數(shù)字信號處理技術在通信領域的應用研究[J].電子世界，2018，（18）.

[2]余秀玲，熊建.基于Matlab的信號處理系統(tǒng)與分析[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2018，39（5）：196.

[3]嚴金承，王運鋒.基于RTL-SDR的ADS-B應答信號處理平臺的研究與實現(xiàn)[J].圖像與信號處理，2019，8（02）：29-35.

[4]余豐.基于Matlab的信號處理系統(tǒng)與分析[J].電子技術與軟件工程，2016，（012）.

作者簡介： 李欣陽（1998—），女，蒙古族，內(nèi)蒙古通遼人，本科，研究方向：通信工程。