Терминология: Обработка сигнала цифровая

Цифровая обработка сигнала

Цифровая обработка сигналов (ЦОС, digital signal processing) — обработка сигналов, представленных в цифровой форме в виде последовательности отсчётов сигнала с заданным периодом дискретизации.

Сигнал, представленный в виде последовательности значений в моменты времени, отстоящие друг от друга на период дискретизации, но без учета квантования по уровню (т.е. в "аналоговых" физических величинах), называется дискретным сигналом.

Сигнал, представленный с учетом квантования как по времени, так и по уровню (в числах конечной разрядности), называется цифровым сигналом.

При практической реализации алгоритмов ЦОС имеют дело с цифровыми сигналами (дискретными по времени и по уровню), согласно   выбранному формату машинного представления числа применяемого процессора или контроллера. Вопросы влияния погрешности вычисления, шума квантования и периода дискретизации также рассматриваются для этих алгоритмов.

Различают методы обработки сигналов во временной (time domain) и в частотной (frequency domain) области.

Типичными задачами ЦОС являются:

  • Фильтрация сигналов — расчёт и реализация БИХ и КИХ фильтров.
  • Децимация (прореживание).
  • Интерполяция, передискретизация (на основе различных математических методов).
  • Спектральная, корреляционная обработка сигналов — это методы на основе преобразования Фурье и его быстрой реализации (БПФ).
  • Интегрирование, дифференцирование.
  • Системы с обратной связью и цифровые алгоритмы регулирования на основе Теории автоматического управления (ТАУ —  automatic control theory).
  • Синтез сигналов различными методами (во временной и частотной области).
  • Алгоритмы сжатия и уплотнения сигналов.
  • Алгоритмы кодирования-декодирования сигналов. Помехоустойчивое кодирование.
  • Алгоритмы нелинейной обработки сигналов, алгоритмы сверхразрешения.
  • Алгоритмы математической статистики.
При реализации любых алгоритмов ЦОС отдельной задачей является оптимизация требуемой вычислительной мощности процессора. Данная оптимизация достигается не только программными методами, но и математическими методами, например, приведение алгоритма ЦОС к рекурсивному виду, разложение алгоритма на типичные операции, для которых есть быстрые алгоритмы (БПФ/ОБПФ).  
При реализациях алгоритмов ЦОС для конкретных задач, как правило, возникает необходимость в оптимизациях: по объёму памяти, по количеству операций, по ширине представления слова данных, по виду арифметических операций (с плавающей запятой, блочно-плавающей или целочисленной арифметикой).
Современное развитие цифровой техники позволяет реализовать алгоритмы ЦОС не только средствами процессоров и контроллеров, но и средствами FPGA.
ЦОС применяют не только на прикладном программном уровне компьютера, но и на уровне системы сбора данных.
Поскольку методы ЦОС применимы в полосе частот сигнала с верхней границей до половины частоты дискретизации, то в реальных измерительных системах методы ЦОС дополняют аналоговой обработкой сигнала, не имеющей теоретического ограничения по полосе частот.

Фундаментальные труды по теории ЦОС и ТАУ:

  • Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. Изд. 2-е, испр. — М.: Техносфера, 2007. — 856 с
  • Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. — М.: Мир, 1978. — 848 с.
  • Смит Стивен. Цифровая обработка сигналов.— М.: Додэка, 2008. — 718 с.
  • Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов.— М.: БИНОМ, 2006. — 652 с.
  • Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов — практический подход . — М.-СПб-Киев: Вильямс, 2004 г — 989 с.
  • Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. В 2-х тт. — М.: «Мир», 1983.
  • Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения — М.: МИР, 1990. — С. 584.
  • Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. В 2-х тт. — М.: «Мир», 1983.
  • Бесекерский В.А., Попов Е.П. 4-е изд // Теория систем автоматического управления. — СПб.: Профессия, 2003
  • Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. — М.: Наука, 1986.

 

 

 

 

 

      Перейти к другим терминам Cтатья создана:08.07.2014
      О разделе "Терминология"Последняя редакция:04.10.2016

Лента новостей

20.06.2017
От учебных до научно-практических приложений – новые примеры применения E14-x40
От учебных до научно-практических приложений – новые примеры применения E14-x40

31.05.2017
Измерения параметров различных физических сред в новых примерах применения преобразователей E14‑x40
Измерения параметров различных физических сред в новых примерах применения преобразователей E14‑x40

16.05.2017
OPC сервер для модулей АЦП
В "Л Кард" разработан OPC сервер для подключения измерительных модулей к различным SCADA системам.

20.04.2017
Исследование поверхностных волн Рэлея и другие научные задачи в новых примерах применения преобразователей E14‑x40
Исследование поверхностных волн Рэлея и другие научные задачи в новых примерах применения преобразователей E14‑x40

30.03.2017
Зондирование земной коры и другие сферы применения преобразователей E14‑x40
Зондирование земной коры и другие сферы применения преобразователей E14‑x40

12.03.2017
Научно-исследовательские применения преобразователей E14-x40
Научно-исследовательские применения преобразователей E14‑x40.

19.02.2017
Применение E14-x40 в исследовательских установках
Применение E14-x40 в исследовательских установках

28.01.2017
"Производители датчиков" — открыт новый раздел сайта
"Производители датчиков" — новый раздел сайта

19.01.2017
Применения Установки измерительной LTR в исследованиях и автоматизации
Применения Установки измерительной LTR в исследованиях и автоматизации

10.12.2016
Разнообразные примеры применения Установки измерительной LTR в испытаниях и исследованиях
Разнообразные примеры применения Установки измерительной LTR в испытаниях и исследованиях

20.11.2016
Развитие нашего портфолио в классификации по областям применения и в новых примерах
Развитие нашего портфолио в классификации по областям применения и в новых примерах

05.11.2016
Шесть примеров применения LTR в научных исследованиях и учебном оборудовании
Шесть примеров применения изделий L‑Card в научных исследованиях и учебном оборудовании

28.10.2016
TermoLab: – универсальное ПО для термометрии. Обмен информацией с порталом temperatures.ru
TermoLab – универсальное ПО для термометрии. Обмен информацией с порталом temperatures.ru

15.10.2016
Новые созидательные примеры применения LTR в нашем портфолио
Новые созидательные примеры применения LTR в нашем портфолио    

08.09.2016
Жидкие кристаллы и не только в шести новых примерах применения LTR
Жидкие кристаллы и не только в шести новых примерах применения LTR

16.08.2016
От машиностроения до биологии — семь новых примеров применения Установки измерительной LTR
Представляем семь новых примеров применения Установки измерительной LTR от машиностроения до биологии.

06.08.2016
Возможность установки LTR-EU-2 на DIN-рейку
Крейты LTR‑EU‑2 получили возможность установки на DIN‑рейку.

02.08.2016
Переходник цифрового разъёма плат L-xxx от L-CARD
Появился в продаже переходник PBD2BH цифрового разъёма плат L‑xxx

28.07.2016
Применение Установки измерительной LTR в различных областях: от металлургии до космоса. Пять новых статей в нашем портфолио
Применение Установки измерительной LTR в различных областях: от металлургии до космоса. Пять новых статей в нашем портфолио

25.07.2016

Получено свидетельство об утверждении типа СИ на LPW-305.

23.12.2015
стенд испытаний турбокомпрессоров
На предприятии АО СКБ "Турбина" построен стенд испытаний турбокомпрессоров на базе модульной измерительной системы LTR

22.12.2015
отчет по ГОСТ 32144-2013
Доступна новая программа для работы с LPW‑305, которая позволяет формировать отчет по ГОСТ 32144-2013. 

20.07.2015
АЦП и облачные технологии
ООО «Системы компьютерных измерений» предоставляет простой и удобный способ передачи данных с модулей АЦП "Л Кард"  в сеть Интернет.

03.06.2015

Обновление ПО для плат L‑502 и модуля E‑502

30.03.2015
сертифицированная измерительная система LTR с интерфейсами USB & Ethernet
Получено свидетельство об утверждении типа средств измерений на модульную измерительную систему LTR

12.03.2015
Наше портфолио пополнилось примером успешного применения крейтов LTR сбора информации о воздействии на рельсы
В раздел портфолио добавлен новый материал, предоставленный нам ОАО ВНИИЖТ об успешном применении крейтов LTR для построения системы диагностики рельсов при прохождении поездов.

19.02.2015
Новый одноместный модуль АЦП-ЦАП с Ethernet & USB
В ближайшее время в продажу поступит новый вариант одноместного крейта LTR-CEU-1 с интерфейсами USB 2.0 High Speed & Ethernet 100 Мбит/с на базе ARM контроллера Cortex M4 200 МГц.

17.09.2014
Новый модуль АЦП/ЦАП (16 бит, 2 МГц) с интерфейсами USB & Ethernet и сигнальным процессором
В ООО "Л Кард" началось серийное производство модуля АЦП/ЦАП  E‑502 с интерфейсами USB, Ethernet и сигнальным процессором (опция).

16.09.2014
повышение цен
Повышение цен с 01 декабря 2014 года.

01.09.2014
Вышла статья для начинающих работать с системой LTR
Появилась статья для начинающих работать с крейтовой системой LTR.

07.08.2014
Примеры внедрения измерительных систем
На сайте открыт новый раздел: "Портфолио", в котором представлены примеры внедрения наших изделий.

14.07.2014
Модули АЦП на USB & ethernet
На сайте открыт новый раздел: "Терминология", посвященный объяснению специфических терминов, связанных с измерительными системами.

03.07.2014
Многоканальный модуль АЦП для ICP датчиков
В производство поступил новый 8-ми канальный 24-битный модуль LTR25 с поддержкой прямого подключения до 8-ми ICP датчиков.

17.06.2014
Типичные примеры  применения  кабеля  RS-485/422-UART для  синхронизации  крейтов LTR-EU
Типичные примеры  применения  кабеля  RS-485/422-UART для  синхронизации  крейтов LTR-EU.

25.04.2014

Поддержка серверов единого времени по протоколу IRIG B006 в измерительных системах LTR  

28.03.2014

ООО "Л Кард" выдан сертификат качества ГОСТ ISO 9001 и ГОСТ РВ.

07.12.2013
Фотогалерея: "Электрические Сети России - 2013"
Фотогалерея: "Электрические Сети России - 2013".  

23.10.2013

Новая версия программы самописца LGraph2 2.34.36 с поддержкой многоканального осциллографа LTR210.

21.08.2013

Вышла новая модификация модуля LTR24: LTR24-2 c возможностью прямого подключения ICP датчиков.

12.07.2013

Новая модификация модуля АЦП для тензоизмерений LTR212M.

23.04.2013

Новые модули системы LTR для виброизмерений и для многоканального синхронного осциллографирования.

04.04.2013

Новая версия программы самописца LGraph2 2.34.31 с поддержкой модуля частотомера LTR51.

27.02.2013

Поддержка крейтовой системы LTR для Linux и QNX!

27.12.2012

С Новым 2013 Годом!

05.12.2012
Фотогалерея с выставки "Электрические Сети России - 2012"
Фотогалерея с выставки "Электрические Сети России - 2012"

12.11.2012

Устройство контроля показателей качества электроэнергии КПКЭ-1.

08.09.2012

На сайте открыт новый раздел - "Зал измерителей ПКЭ"!

24.07.2012

Новая версия регистратора-монитора ПКЭ теперь доступна и для Linux!

19.06.2012

Новое поколение плат АЦП - PCI Express от Л Кард! 

30.05.2012

"Л Кард" стала спонсором интернет-олимпиады школьников по физике!

15.02.2012

Обновление драйвера lcomp для PCI платы АЦП L-791.

05.12.2011
Фотогалерея: Электрические Сети России - 2011
Фотогалерея: Электрические Сети России - 2011

22.06.2011

В продажу поступил недорогой генератор E-310.

21.06.2011

Крейты LTR-EU теперь обеспечивают сбор данных с АЦП по Ethernet на скорости 10 Мбайт/с.

08.06.2011

Сертификация измерителя ПКЭ LPW-305.

04.05.2011

В журнале "Электронные компоненты" опубликовано интервью с нашим директором.   

03.05.2011

В продаже появился макетный модуль LTR00. 

15.03.2011

Обновлено низкоуровневое ПО для модулей E-154, E14-140 и одноместного крейта LTR-U-1. 

28.12.2010

С Новым 2011 Годом! 

29.10.2010
Фотогалерея с ЧипЭкспо-2010
Фотогалерея с ЧипЭкспо-2010.

11.10.2010

Форум "Живая Электроника России" 

04.08.2010

Покупка за наличные. 

29.04.2010

Вышла новая версия программы самописца LGraph2 2.33.

22.04.2010

Обновление прошивки платы L-791.

18.03.2010

Вышла новая версия программы самописца LGraph2 2.30.

02.03.2010

Сразу две новости: вышла новая статья и обновлено ПО для модуля LTR212.

16.02.2010

Есть цифровая подпись драйверов Л Кард!

14.12.2009

Вышла новая версия программы самописца LGraph2.

20.11.2009

Analog Devices выпустила бюджетный вариант JTAG эмулятора для Blackfin ADZS-ICE-100B

11.11.2009

Модуль Е14-140 снят с производства и заменен на улучшенную версию Е14-140-М

17.09.2009

Вышла новая версия библиотеки виртуальных приборов для работы в LabVIEW.

02.09.2009

Теперь самые популярные наши изделия можно приобрести в магазинах двух ведущих фирм – розничных поставщиков электронных компонентов и оборудования: «Чип и Дип» и «Платан»

30.07.2009

Программа самописец LGraph2

18.06.2009

24-битный модуль АЦП - LTR114

16.06.2009

Новый модуль АЦП для USB E14-140M

14.04.2009

Появилось обновление библиотеки LUSBAPI

29.12.2006

Новогодний подарок всем пользователям оборудования "Л Кард" - новая версия регистратора LGraph v.2 и обновленная версия драйверов LComp.

19.04.2006

Украинский партнер "ХОЛИТ Дэйта Системс"

01.03.2005

Библиотека файлов

05.04.2004

Расширен спектр аксессуаров к платам АЦП.

22.01.2004

Пример применения плат АЦП от "Л Кард" в автодиагностике.

06.01.2004
Рекомендации по подключению измерительных приборов
Прекращение выпуска продукции разработки 1995 - 1997 годов

23.12.2003

С наступающим Новым Годом!

19.12.2003

 Продукцию "Л Кард" можно купить в Самаре

11.11.2003

Выставка "Автоматизация-2003"

30.10.2003

Плата АЦП для шины PCI L-780

20.08.2003

Модуль АЦП для USB E-140

06.06.2003

Выставка в Москве "ИнтерТехСалон-2003"

11.04.2003
Рекомендации по подключению измерительных приборов
Рекомендации по подключению измерительных приборов

25.03.2003

Разработана программа просмотра файлов "L-Graph"

11.03.2003

Выставка "Цифровая обработка сигналов и ее применение"

03.03.2003

Мезонинная система измерения частот с поканальной гальваноразвязкой

10.01.2003

Появилось низкоуровневое описание модуля E-440

27.12.2002

Самописец-регистратор под Windows PowerGraph

10.12.2002

Измерение медленноменяющихся параметров: новое решение от "Л Кард"

05.11.2002

"Сертификат об утверждении типа средства измерения"

08.10.2002

Драйвер под QNX для плат L-7XX

23.09.2002

Модули дискретного ввода и вывода с поканальной гальваноразвязкой 

09.09.2002
Внешний модуль ввода медленноменяющихся параметров E-270
Внешний модуль ввода медленноменяющихся параметров E-270

06.09.2002

Новый интерфейс пользователя

20.06.2002

Модульная система усилителей для пьезодатчиков и тензорезисторов HCВ-8

13.06.2002

Клеммник

05.06.2002

Фотографии с выставки ИнтерТехСалон-2002

30.05.2002

Модульная система LTC дополнена платами сопряжения "Манчестера-2"

28.05.2002

Выставка "ИнтерТехСалон-2002"

26.04.2002

Новые координаты и телефоны ООО "Л Кард"

16.04.2002

ООО "Л Кард" переезжает в новое здание.

11.04.2002

Программируемый усилитель заряда LE-41

04.03.2002

Выставка "Цифровая обработка сигналов - 2002"

18.02.2002

"Цифровая обработка сигналов и ее применение"

14.01.2002

На нашем сайте появился раздел "Статьи"