Читать онлайн «Цифровые методы реализации пространственно-временной обработки сигналов в авиационных радиоэлектронных комплексах»

МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ставропольское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) имени маршала авиации В. А. Судца А. В. Баженов ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО- ВРЕМЕННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В АВИАЦИОННЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ КОМПЛЕКСАХ Монография Ставрополь Издание училища 2006 ББК 32. 97 Баженов, А. В. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В АВИАЦИОННЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ КОМПЛЕКСАХ [Текст]/ А. В. Баженов. – Ставрополь: СВВАИУ , 2006. – 219 с. Цифровая обработка сигналов является одним из активно развиваемых направлений современной науки. Практические приложения этого направления охватывают различные области человеческой деятельности, в том числе и радиоэлектронное оборудование современных самолетов. В монографии изложены теоретические вопросы цифровой обработки сигналов, приведены методы и алгоритмы цифровой обработки одномерных и двумерных сигналов, а также представлены справочные данные по современным технических устройствам реализации цифровой обработки: микроконтроллерам и программируемым сигнальным процессорам. Для научных работников. Полезна инженерам, занимающимся разработкой и исследованием устройств цифровой обработки сигналов Рецензент: доктор технических наук, профессор Сныткин И. И. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ 6 СИГНАЛОВ 1. 1 Типы сигналов. Связь между сигналами различных типов 6 1. 1. 1 Классификация сигналов 6 1. 1. 2 Связь между аналоговыми и дискретными сигналами 17 1. 1. 3 Связь между дискретными и цифровыми сигналами 21 1. 2 Основы теории дискретных (цифровых) линейных систем 29 1. 2. 1 Линейные системы с постоянными параметрами 29 1. 2. 2 Физическая реализуемость. Устойчивость дискретных 31 систем 1. 2. 3 Разностные уравнения 33 1. 3 Частотные характеристики цифровых устройств 36 1. 4 Дискретные линейная и кольцевая свертки 44 2 ОРТОГОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ 52 2. 1 Представление сигнала с помощью ортогональных 52 функций 2. 2 Дискретное преобразование Фурье 54 2. 3 Z-преобразование 58 2. 4 Общая характеристика негармонических ортогональных преобразований 62 2. 5 Функции Радемахера и Хаара. Преобразование Хаара 65 2. 6 Функции Уолша. Дискретное преобразование Уолша 68 2. 7 Ортогональное вейвлет-преобразование 80 3 БЫСТРЫЕ АЛГОРИТМЫ ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ 92 3. 1 Постановка задачи и обоснование обобщенного алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) 92 3. 2 Применение алгоритмов БПФ 101 3. 3 Алгоритмы быстрого преобразования Уолша 105 3. 3. 1 Быстрое преобразование Уолша-Адамара, упорядоченное по Адамару 105 3. 3. 2 Быстрое преобразование Уолша-Адамара, упорядоченное по Уолшу 110 3. 4 Алгоритм быстрого преобразования Хаара 113 4 ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ 118 3 4. 1 Линейные алгоритмы цифровой обработки 118 4. 1. 1 Назначение, классификация, обобщенная схема цифрового фильтра 119 4. 1. 2 Структурный синтез цифрового фильтра 130 4. 2 Двумерные цифровые сигналы и их обработка 132 4. 2. 1 Двумерные цифровые сигналы 132 4. 2. 2 Улучшение качества изображения на основе линейной и нелинейной фильтрации 140 4. 2. 3 Сжатие изображений 147 4. 3 Алгоритмы нелинейной обработки речевых сигналов 150 5 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ 156 5. 1 Общие принципы технической реализации алгоритмов 156 цифровой обработки 5. 2 Применение однокристальных микроконтроллеров для цифровой обработки сигналов 161 5. 2. 1 RISC – архитектура современных микроконтроллеров 166 5. 3 Программируемые процессоры цифровой обработки 172 сигналов 5. 3. 1 Основные операции обработки сигналов в цифровых системах и их влияние на структуру сигнального процессора 172 5. 3. 2.