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信号与系统论文

现代信号的处理

摘要

信号与信息处理专业是集信息采集、处理、加工、传播等多学科为一体的现代

科学技术，是当今世界科技发展的重点，也是国家科技发展战略的重点。信号处理

作为信息科学的一个分支，已经渗透到科学技术的各个领域，甚至渗透到社会科学

的许多领域。关键词:信号现代信号信号处理

人们间相互问讯、发布新闻、广播图像或传递数据，其目的都是要把某些消息

借一定形式传送出去。信号就是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容。很久

以来，人们曾寻求各种方法，以实现信号的传输。我国古代利用烽火传送边疆警

报。此后希腊人也以火炬的位置表示字母符号。以后又出现了信鸽、旗语、驿站等

传送消息的方法。然而这些方法无论在距离、速度或可靠性与有效性方面任然没有

得到明显的改善。19世纪初，人们开始研究如何利用电信号传送消息。19世纪

末，人们又致力于用电磁波传送无线信号。如今，无线电信号的传输不仅能够飞越

高山海洋，而且可以遍及全球并通向宇宙。

什么是信号的处理,这可以理解为对信号进行某种加工或变换。加工或变幻的

目的是:削弱信号中的多余内容;滤波混杂的噪声和干扰;或是将信号变换成容易分

析或识别的形式，便于估计和选择它的特征参量。也就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，它是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统

称。例如，从月球探测器发来的各种测试数据或月面图形信号可能被淹没在噪声

中，但是，利用信号处理技术就可以修复或增强，从而在地球上得到可靠的数据或

清晰图像。

信号处理的目的:

削弱信号中的多余内容;滤出混杂的噪声和干扰;或者将信号变换成容易处理、

传输、分析与识别的形式，以便后续的其它处理。

Fourier分析方法的应用，使科学与技术研究领域发生了具大的变化，从而极

大地推动了经济发展乃至社会变革，目前在信号处理与图象处理方面Fourier变换

是不可缺少的分析工具。在机械设备状态监测与诊断系统中，应用最广泛也是最成

功的就是基于Fourier变换的各种分析方法:许多在时域分析困难的问题，通过

Fourier变换转换到频域即可一目了然，另一方面，Fourier变换的结果反映信号

在整个时域上的情况，对高频段的细化分析难以真正实现。为解决以上问题，人们

发展了Fourier分析方法并提出了许多新的分析手段和理论。

人们最早处理的信号局限于模拟信号，所使用的处理方法也是模拟信号处理方

法。在用法。在用模拟加模拟加工方法工方法进行进行处理时，处理时，对对信号处理信号处理技术没有太深刻的认识。这是因

为在过去，信号处理和信息抽取是一个整体，所以从物理制约角度看，满足信息抽

取的模拟处理受到了很大的限制。随着数字计算机的飞速发展，信号处理的理论和

方法也得以发展。在我们的面前出现了不受物理制约的纯数学的加工，即算法，并

确立了信号处理的领域。现在，对于信号的处理，人们通常是先把模拟信号变

成数字信号，然后利用高效的数字信号处理器或计算机对其进行数字信号处理。信

号与信息处理专业是集信息采集、处理、加工、传播等多学科为一体的现代科学技

术。

那么，如何进行数字信号处理呢,一般地讲，数字信号处理涉及三个步骤:1、

模数转换(A/D转换):把模拟信号变成数字信号，是一个对自变量和幅值同时进行

离散化的过程，基本的理论保证是采样定理。2、数字信号处理(DSP):包括变换域

分析(如频域变换)、数字滤波、识别、合成等。3、数模转换(D/A转换):把经过处

理的数字信号还原为模拟信号。通常，这一步并不是必须的。1965年J.W.库利和

T.W.图基首先提出离散傅里叶变换的快速算法，简称快速傅里叶变换，以FFT表

示。自有了快速算法以后,离散傅里叶变换的运算次数大为减少，使数字信号处理

的实现成为可能。快速傅里叶变换还可用来进行一系列有关的快速运算，如相关、

褶积、功率谱等运算。快速傅里叶变换可做成专用设备，也可以通过软件实现。与

快速傅里叶变换相似，其他形式的变换，如沃尔什变换、数论变换等也可有其快速

算法。对于实时数据采集系统，为了消除干扰信号，需要对信号进行处理，通常需

要对采集到的数据进行数字滤波，常采用的数字滤波法有以下几种:

一、算术平均滤波法:算术平均滤波法是指对