北航信号处理的设计与实现2011年作业(20111129)
北航计算机控制_作业题目
第1章思考题：（可以不交）1.举例说明你生活中看到的模拟控制系统和计算机控制系统2.解释差拍现象的原因（p15，图c →图b ）第2章作业：(课堂作业) 1、求以下函数的稳态值：（1）()z F z z =-2； （2）0.4()0.8z F z z +=- (课堂作业) 2、求以下函数的初值：（1）0.2()z F z z +=-2； （2）0.4()0.8z F z z -=+(A2-4)1、若数字计算机的输入信号为10()5t f t e -=，试根据采样定理选择合理的采样周期T 。
设信号中的最高频率为m ω定义为()0.05(0)m F j F ω=。
(A2-5) 2、已知信号x ＝1cos()A t ω，试画出该信号的频谱曲线以及它通过采样器和理想滤波器以后的信号频谱。
设采样器的采样频率分别为4ω1和1.5ω 1这2种情况。
解释本题结果。
(A2-10)3、用z 变换法求解差分方程：(1)()()c k bc k r k +-=，已知输入信号()k r k a =，初始条件(0)0c =。
(A2-11)4、已知以下离散系统的差分方程，求系统的脉冲传递函数。
13023(3)(2)()(3)(1)()c k a c k a c k b r k b r k b r k ++++=++++且初始条件为零。
(B2-9)5、用相机拍一个转轮的图片，转轮上标有标记(如题图B 2-9) ，转轮转动频率为2r r ωπ=，照相机快门开关频率为2/s T ωπ=，试讨论：s r n ωω=时，从相机所拍图像上看到的情况。
n=0.3，n=0.35，n=0.4，n=0.5，n=1，n=2，n=3，n=4。
题图B2-9 转轮示意图(B2-13)6、车床进给伺服系统如题图B2-13（a ）所示。
电动机通过齿轮减速机构带动丝杠转动，进而使工作台面实现直线运动。
该系统为了改善系统性能，利用测速电机实现测速反馈。
试将该系统改造为计算机控制系统。
北航最优化方法大作业参考
1 流量工程问题1.1 问题重述定义一个有向网络G=(N,E)，其中N是节点集，E是弧集。
令A是网络G的点弧关联矩阵，即N×E阶矩阵，且第l列与弧里(I,j)对应，仅第i行元素为1，第j行元素为-1，其余元素为0。
再令b m=(b m1,…,b mN)T，f m=(f m1,…,f mE)T，则可将等式约束表示成：Af m=b m本算例为一经典TE算例。
算例网络有7个节点和13条弧，每条弧的容量是5个单位。
此外有四个需求量均为4个单位的源一目的对，具体的源节点、目的节点信息如图所示。
这里为了简单，省区了未用到的弧。
此外，弧上的数字表示弧的编号。
此时，c=((5,5…,5)1 )T，×13)。
根据上述四个约束条件，分别求得四个情况下的最优决策变量x=((x12,x13,…,x75)1×13图 1 网络拓扑和流量需求1.2 7节点算例求解1.2.1 算例1（b1=[4;-4;0;0;0;0;0]T）转化为线性规划问题：Minimize c T x1Subject to Ax1=b1x1>=0利用Matlab编写对偶单纯形法程序，可求得:最优解为x1*=[4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]T对应的最优值c T x1=201.2.2 算例2（b2=[4;0;-4;0;0;0;0]T）Minimize c T x2Subject to Ax2=b2X2>=0利用Matlab编写对偶单纯形法程序，可求得:最优解为x2*=[0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]T对应的最优值c T x2=201.2.3 算例3（b3=[0;-4;4;0;0;0;0]T）Minimize c T x3Subject to Ax3=b3X3>=0利用Matlab编写对偶单纯形法程序，可求得:最优解为x3*=[4 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0]T对应的最优值c T x3=401.2.4 算例4（b4=[4;0;0;0;0;0;-4]T）Minimize c T x4Subject to Ax4=b4X4>=0利用Matlab编写对偶单纯形法程序，可求得:最优解为x4*=[4 0 0 4 0 0 0 0 0 4 0 0 0]T对应的最优值c T x4=601.3 计算结果及结果说明1.3.1 算例1（b1=[4;-4;0;0;0;0;0]T）算例1中，由b1可知，节点2为需求节点，节点1为供给节点，由节点1将信息传输至节点2的最短路径为弧1。
现代信号处理作业
1.总结学过的滤波器设计方法，用matlab 仿真例子分析不同设计方法的滤波器的性能及适应场合。
答：1.1模拟低通滤波器的设计方法 1.1.1 Butterworth 滤波器设计步骤： ⑴.确定阶次N① Ωc 、Ωs 和As 求Butterworth DF 阶数N② Ωc 、Ωs 和Ω=Ωp()的衰减Ap 求Butterworth DF 阶数N③ Ωp 、Ωs 和Ω=Ωp 的衰减Ap和As 求Butterworth DF 阶数N3dB p Ω≠-/10/1022(/)101,(/)101p s A A N N p c s c ΩΩ=-ΩΩ=-则：⑵.用阶次N 确定 根据公式：在左半平面的极点即为的极点，因而1.1.2 切比雪夫低通滤波器设计步骤： ⑴.确定技术指标归一化： ⑵.根据技术指标求出滤波器阶数N 及：⑶.求出归一化系统函数 其中极点由下式求出：()a H s 1,2,2N()()a a H s H s -()a H s 2,,N p Ωp αs Ωs α/1p p p λ=ΩΩ=/s s p λ=ΩΩε0.12101δε=-p δα=或者由和S 直接查表得2.数字低通滤波器的设计步骤：〔1〕 确定数字低通滤波器的技术指标：通带截止频率pω、通带最大衰减系数pα、阻带截止频率ω、阻带最小衰减系数s α。
〔2〕将数字低通滤波器的技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标。
巴特沃斯：切比雪夫：N ()a H p /ss p λ=ΩΩ0.12101δε=-p δα=〔3〕把模拟滤波器变换成数字滤波器，即把模拟滤波器的系数)(S H 映射成数字滤波器的系统函数)(z H 。
实现系统传递函数s 域至z 域映射有脉冲响应不变法和双线性映射两种方法。
〔〕脉冲响应不变法。
按照技术要求设计一个模拟低通滤波器，得到模拟低通滤波器的传输函数()s H a 转换成数字低通滤波器的系统函数H(z)。
设模拟滤波器的传输函数为()s H a ，相应的单位冲激响应是()t h a ，()s H a =LT[()t h a ]，LT[.]代表拉氏变换，对()t h a 进展等间隔采样，采样间隔为T ，得到()nT h a ，将h(n)= ()nT h a 作为数字滤波器的单位取样响应，那么数字滤波器的系统函数H(z)便是h(n)的Z 变换。
数字信号处理（北航）实验一报告
数字信号处理（北航）实验⼀报告《数字信号处理》配套实验指导书课程名称：数字信号处理（Digital Signal Processing）实验总学时数：12实验室地点：北京航空航天⼤学宇航学院图像中⼼实验要求与⽬的：《数字信号处理》课程是电⼦信息、电⼦信息科学与技术、通信⼯程等专业的重要专业基础课。
本课程以信号与系统、⼯程数学为基础，要求学⽣掌握时域离散信号和系统的基本理论、基本分析⽅法以及 FFT 、数字滤波器等数字信号处理技术。
学会综合运⽤数字信号处理的理论知识进⾏信号的采样，重构，频谱分析和滤波器的设计，了解⼏种基本的调制解调原理，掌握⽤数字信号处理的⽅法实现模拟电路中信号的调制与解调的⽅法，并能通过理论推导得出相应结论。
在此基础上学会利⽤Matlab作为编程⼯具进⾏计算机实现，从⽽加深对所学知识的理解，建⽴概念。
《数字信号处理》是⼀门理论与实践联系紧密的课程，所以本课程安排3个综合实验，以帮助学⽣掌握数字信号处理技术，提⾼学⽣分析问题和解决问题的能⼒，并通过实验培养学⽣的创新意识。
本实验课程的基本要求如下：1 ．学习⽤MATLAB 语⾔编写数字信号处理的程序，通过实验加深对课堂所学知识的理解；2 ．上机前应按照要求把实验内容准备好，编好程序，了解需要改变的参数，预计结果；3 ．观察实验结果，得出结论；4 ．实验结束后提交实验报告实验项⽬与内容提要实验考核：采⽤实验操作与实验报告综合评分MATLAB概述1．MATL AB简介实践的需要推动了科技的发展,从⽽促进了社会的进步。
由于与数学经常打交道的科学家,⼯程技术⼈员在实际⼯作中⼤量数学计算的需要，便促进了具有数值计算强⼤功能和卓越的数据可视化能⼒的计算机⾼级语⾔MATLAB的出现。
MATLAB名字由MATrix和LABoratory 两词的前三个字母组合⽽成。
那是20世纪七⼗年代，时任美国新墨西哥⼤学计算机科学系主任的Cleve Moler出于减轻学⽣编程负担的动机，为学⽣设计了⼀种数学⼯具软件。
信号处理大作业软1110高志远201192222分析
Matlab合成一首吉他曲科目信号处理姓名高志远班级软1110学号 201192222日期 2013年11月10日一．目的完成运用matlab进行音乐合成的小实验，了解并掌握音乐合成的基本过程，学会用一定幅度和采样频率的正弦信号表示相关的乐音，并将这些乐音信号赋予一定的持续时间连续起来变成一段简单的曲子，并学会去除由于信号相位不一致而产生的高频分量的噪音,更改音乐的音阶以及向信号中添加谐波分量来改变信号音色等简单的音乐合成处理方法；此外，更深入一些的，还要学会运用傅里叶级数来分析音乐，用wavread 和resample函数来去除乐曲中的非线性谐波和噪声，学会分析乐曲属于哪个基频和音调，以及它的谐波分量是什么。
二．原理1.相关背景知识十二平均律：世界上通用的把一组音（八度）分成十二个半音音程的律制，各相邻两律之间的振动数之比完全相等。
十二平均律是指将八度的音程（二倍频程）按频率等比例地分成十二等份，每一等份称为一个半音即小二度。
一个大二度则是两等份。
将一个八度分成12等份有着惊人的一些凑巧。
它的纯五度音程的两个音的频率比（即 2 的7/12 次方）与 1.5 非常接近，人耳基本上听不出“五度相生律”和“十二平均律”的五度音程的差别。
乐音及其基本特征：发音物体有规律地振动而产生的具有固定音高的音称乐音。
乐音有三个主要特征:即响度（又称音强），音调（又称音高）和音色，称为乐音三要素。
响度：描述的是声音的响亮程度，①与声源的振幅有关②与听者的距离有关。
音调：声音频率的高低叫做音调。
音调主要由声音的频率决定。
对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升。
音色：指声音的感觉特性。
不同的发声体由于材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，可以通过音色的不同去分辨不同的发声体音色是声音的特色。
音乐波形包络：乐音的波形包络指乐音演奏（弹、吹、拉，拨）每一音符时，单个乐音振幅起始和结束的瞬态，也就是波形的包络。
信号处理的设计与实现(DSP)第十一版_02_20151022
1.1.1哈佛结构
哈佛结构是相对于“冯.诺依曼”(John Von. Neuman)结 构而言的 冯.诺依曼结构： 将指令(程序)、数据存储在同一存储器中，统一编址， 依靠指令计数器提供的地址来区分指令、数据、地址。 取指令、数据要访问同一存储器，数据吞吐量低。如 图1所示 (程序是指令的集合)
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设指令为单周期指令，每条指令的执行 需经历4个阶段：取指、译码、取操作数、 执行。图中可见，每一时刻，有4种操做
流水线原理图
机器时钟 取指令 指令译码 取操作数 指令执行
1 N N-1 N-2 N-3
2 N+1 N N-1 N-2
3
4 N+2 N* N+1 N
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39
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哈佛结构
哈佛结构分基本哈佛结构和改进型哈佛结构 基本哈佛结构： 程序、数据存储在不同的存储空间(存储器)中，程 序存储器和数据存储器相互独立，每个存储器独立编 址，独立访问。与之对应，系统中分设程序总线、数 据总线，取指和执行可重叠进行，使数据吞吐量提高。 改进型哈佛结构： 允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令 直接使用，增强了芯片的灵活性；指令存储在高速缓 存器（cache）中，执行时不需再从存储器中读取指令。
IIR数字滤波器 的设计和DSP 算法实现
DSP器件 结构
信号处理算法 的DSP实现
开发系统 的使用
DSP器件 特点
图10-B 各部分之间的关系
3考核的具体内容
第2次大作业: 1 DSP的简述题 2 设计一个I/O接口电路 3 用汇编语言实现IIR数字滤波器 交作业的时间地点按前面的安排
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信号处理系统的设计与实现第一次大作业
“信号分析与处理”课程培养学生创新精神的教学改革与探索
“信号分析与处理”课程培养学生创新精神的教学改革与探索李慧，郭飞，王睿（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191）一、“信号分析与处理”课程固有教学模式“信号分析与处理”是本科生必修课，是测控技术与仪器、信息工程（光电信息工程）以及探测制导与控制等专业，很重要的专业基础课。
学生学习掌握信号分析与处理的基础理论知识、原理、方法和技术，是为了适应当前信息技术迅速发展的需要，同时也是为了适应现代与未来航空航天测控技术领域对综合性、创新型技术人才的基础知识、素质和能力全面发展的需要。
“信号分析与处理”课程内容包含：信号的基本概念和运算，模拟信号的傅里叶分析；离散信号的傅立叶变换、Z变换、快速傅立叶变换；连续时间线性非移变系统的信号分析方法；滤波器的分类、性能指标、设计方法及实现。
作为一门重要的基础课，在教学中旨在使学生掌握信号处理的理论分析问题和解决问题的能力。
可见，“信号分析与处理”课程教学对于学生今后开展与信号处理相关的技术研究和工程应用具有重要的意义。
然而，“信号分析与处理”理论知识较多，并且大多数概念抽象，晦涩难懂，重点难点不突出，感觉都是重点难点；另外数学公式多，推导复杂，理解掌握难度都大，要求学生的数学基础好，因此学生大都感觉概念比较抽象、实际运用时不知从何入手，学习没有明确的目标。
目前教学方法中公式推导的理论分析与例题展示，虽然可以使学生对所学知识有感性认识，有一定的理解，但缺乏学生动脑思考的环节，使得学生的印象不够深刻。
而且不利于学生形成科学研究需要的多方面综合知识体系，课程知识的收获大大降低。
另外，对于所学知识的应用也认识不明确、不深刻。
而且在平时教学中若只是灌输知识就会使得课堂教学变得乏味，难以激发学生的创新思维与科学研究的意识。
要让学生在有限的课堂教学时间内能够学有所成，能够将知识内化于心，在实际实验中具有操作能力，从而让他们具有解决具体问题以及在此基础上创新的能力，现有教学的模式还难以实现。
北航DSP 赵洪亮编著 课后答案 最完全版
北航DSP 赵洪亮编著课后答案最完全版北航dsp赵洪亮编著课后答案最完全版1.1数字信号处理与模拟信号相比有哪些优点请问：数字信号处理就是使用计算机或数字信号处理器（dsp）和专用集成电路（asic）等专用处理设备，具有灵活、高速与高精度的优点，数字信号处理具有抗干扰强、设备尺寸小、造价低、效率高、能耗低等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。
如电视技术的发展，从模拟电视到数字高清、卫星直播，电视的质量、容量、时效性等性能都发生了质的变化，这些都是先进的数字信号处理技术与集成电路技术飞速发展的结果。
1.2简述dsp系统的组成请问：ppt第一章第一页第五个1.3dsp芯片与普通单片机相比有什么特点答：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；（2）程序和数据空间分离，可以同时出访指令和数据；（3）片内具有快速ram，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；（5）快速的中断处理和硬件i/o支持；（6）具备在单周期内操作方式的多个硬件地址产生器；（7）可以并行执行多个操作方式；（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行1.4一个200阶的fir滤波器，必须分别利用tms32055x和8051单片机顺利完成对信号的实时处理。
先行估计一下，取样频率最低可以各挑多少？设立滤波器盥洗和信号数据均为16十一位整数。
答：1.5dsp芯片存有哪些主要特点？请问：ppt第一章第二页左下1.6什么事定点dsp芯片，什么事浮点dsp芯片，他们各自有什么优缺点？答：浮点dsp能直接进行浮点运算，一次完成，是直接用硬件完成的。
而定点dsp无法直接完成浮点运算，需要用程序来辅助完成浮点运算。
1.7在进行dsp系统设计时，如何选择dsp芯片？答：考虑因素在ppt第一章倒数第二页1.2.51.8、it公司的dsp芯片主要有那几大类请问：tms320c2000系列，主要用作数字化掌控领域，tms320c5000系列主要用作图像通信领域，tms320c6000系列主要用作数字通信和音视频技术领域1.9、tms320c5000系列dsp芯片存有什么特点答：它是16位整数dsp处理器，目前有三代产品。
北航传感器技术与测试系统实验一——信号的时域分析及处理
北京航空航天大学传感器技术与测试系统实验报告学院专业方向班级学号学生姓名指导教师目录一、实验内容 (2)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (2)1.利用labview软件进行信号分析和处理 (2)2.利用labview软件进行信号的输出和采样 (2)3.利用labview软件完成动态称重仿真 (3)二、实验预期 (3)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (3)4.利用labview软件进行信号分析和处理 (3)5.利用labview软件进行信号的输出和采样 (3)2.利用labview软件完成动态称重仿真 (3)三、实现方法 (3)6.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (3)7.利用labview软件进行信号分析和处理 (4)8.利用labview软件进行信号的输出和采样 (4)9.利用labview软件完成动态称重仿真 (6)四、实验数据及问题分析 (7)1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析 (7)10.利用labview软件进行信号分析和处理 (12)11.利用labview软件进行信号的输出和采样 (14)2.利用labview软件完成动态称重仿真 (14)五、实验总结 (16)六、分工 (16)实验一信号的时域分析及处理一、实验内容1.利用matlab软件进行基本信号的时域和频域分析；（1）产生不同的周期信号，包括正弦信号、方波信号、锯齿波，在时域分析这些波形的特征（幅值、频率）；（2）在matlab中产生随进噪声信号；（3）对产生信号进行Fourier变换，从频率域分析信号的特征，并说明方波和锯齿波信号的信号带宽；（4）产生复合信号a）产生由3个不同频率幅值的正弦信号叠加的信号，从图形上判断信号的特征；b）产生由正弦信号和随机信号叠加的混合信号，从图形上判断信号的特征；c）产生正弦信号和方波叠加的信号，从图形上判断信号的特征；（5）对（4）中的3中复合信号进行FFT计算，从图形上判断信号的特征；（6）应用不同窗函数对（4）中信号进行采样，其中包括矩形窗、Hamming窗、Hanning窗。
15春北航《信号处理及其应用》在线作业二满分答案
北航《信号处理及其应用》在线作业二单选题多选题判断题一、单选题（共10 道试题，共30 分。
）1. 将窗口Hamming, Blackman,rectangular按照阻带衰减顺序排序?________A. rectangular,Hamming,BlackmanB. Blackman,rectangular,HammingC. rectangular,Blackman,HammingD. Blackman, Hamming, rectangular-----------------选择：D2. 以800Hz抽样的300Hz信号的最先4个镜像频率是? _________A. 300，400，500，600HzB. 300，500，1100，1300HzC. 300，600，900，1200HzD. 300 ，700，1100，1500Hz-----------------选择：B3. 与512点的DFT相比，512点的FFT只需约________分之一的加法计算量?A. 228B. 114C. 57D. 28-----------------选择：C4. 在x1[n] = sin(npi/9)的上如下________变化，得到x2[n] = sin(npi/9 + pi/3)。
A. 不变B. 右移3位C. 左移3位D. 关于y轴对称-----------------选择：C5. 时域和频域的区别________。
A. 时域用赫兹来划分，而频域用秒来划分B. 一个用于慢变信号，另一个用于快变信号C. 只有频域适用于检测音乐信号D. 前者表明信号随时间变化规律，后者表明信号所包含的频率分量-----------------选择：D6. 滤波器的单位脉冲相应为h[n] = h[2]d[n] + h[1]d[n-1] + h[0]d[n-2] + h[1]d[n-3] + h[2]d[n-4]则该滤波器是________滤波器。
2016年北航数字信号处理上机实验二实验报告
离散时间信号处理实验报告实验二 FIR数字滤波器的设计与实现班级学号姓名日期实验二FIR数字滤波器的设计与实现滤波器设计与实现是数字信号处理中最基本的容之一。
我们知道滤波器分IIR滤波器（无限冲激响应滤波器）和FIR滤波器（有限冲激响应滤波器）两种。
FIR滤波器的设计方法以直接逼近所需离散设计系统的频率响应为基础。
FIR滤波器可以很容易地获得线性相移特性，不存在不稳定的问题，是实际系统中广为采用的一种数字滤波器。
FIR滤波器的设计，通常有窗函数设计法、频率抽样设计法和最佳逼近设计法。
窗函数设计法比较简单，它的频率特性是理想滤波器频谱与窗的频谱的卷积，因而，其频率特性取决于窗的类型和长度。
频率抽样设计法比较直观，但由于频域的采样会造成时域的混叠，从而滤波器叠性能不可能很高，为提高滤波器的性能，可以在过渡带加上0～1之间的过渡点。
本实验主要采用窗函数设计法。
FIR滤波器在Matlab中的实现包括时域卷积和filter滤波等方法，通过本实验可以对两种方法的实现过程和实现效果进行分析比较。
相关Matlab函数说明1、有限冲激响应数字滤波器设计函数fir1和fir2Matlab函数fir1和fir2可以用来设计加窗的有限冲激响应数字滤波器。
两个函数均产生一个线性相位设计。
函数fir1可用于设计常规的低通、高通、带通和带阻线性相位有限冲激响应滤波器。
对于抽样频率为2Hz的情况，命令b = fir1(N,Wn)z 的升幂排列的N阶低通或带通滤波器的冲激响应系数。
对于低通设计，在向量b中返回以1归一化截止频率由标量Wn给定，它是在0和1之间的一个数。
对于带通设计，Wn是包含指定通带边界的一个双元素向量[Wn1,Wn2]，其中0<Wn1<Wn2<1。
命令b = fir1(N,Wn,’high’)其中N为一个偶数，用于设计高通滤波器。
命令b = fir1(N,Wn,’stop’)其中Wn 是一个双元素向量，用于设计带阻有限冲激响应滤波器。
基于卫星通信硬件设备的新型调制解调器设计
设计应用技术基于卫星通信硬件设备的新型调制解调器设计赵有祺（北京航天飞行控制中心，北京100000基于卫星通信硬件设备的新型调制解调器主要由数字基带处理电路、数字调制解调电路以及高速数据通道组成。
数字调制解调电路通过软件方式实现，主要功能是根据输入的信号频率和幅度自动将信号调制为基带数字信号，然后通过高速数据通道进行高速传输。
新型调制解调器可以完成卫星通信系统中的上行和下行传输任务，具卫星通信；基带处理；调制解调Design of a Novel Modem Based on Satellite CommunicationHardware EquipmentZHAO Youqi(Beijing Aerospace Flight Control Center, Beijingsatellite communicationdigital baseband processing circuit, digital modem circuit and high-speed data channel. The digital modulation andTelecom Power Technology个1 MHz位的时钟，在数字下变频模块中，可以选择使用正交幅度）算法。
解调算法的核心是数字下变频和数字正交解调。
数字正交解调技术的基本思想是将一组采样值进行正交变换，得到新的采样值，通过解调将模拟基带信种实现方式。
第Discrete Fourier Transform，该算法主要用于模拟信号的数字化处理，缺点是容易产生量化误差。
第二，基于有限字长的连续域算法。
该算法主要用于数字信号的信道化，优点是能够适应信道变化的特性，缺点主要由DSP其主要功能是实现数字调制解调电路对输入的射频信号的处理，再通过高速数据通道将其传输到卫星通信系统。
FPGA据总线块通过内部的Converter对FPGA判决等处理，然后发送到高速数据通道。
北航信号分析与处理中的数学方法试题答案
a N ( a N ,1 ,..., a N , n ) T
yule-walker 方程可以写为：
(1)
RN 1 aN ,n , , aN ,1 rN , , r2 , r1
T
(2)
解（2）方程的 Durbin 递推算法为：从式（3）开始，依次按照式(5)和式(4)进 行递推运算。
x m0 min x m
mM
(1)
由于 M 中的元素可表示为 e1 , e2 , 的线性组合，那么问题就转化为求系数
1 , 2 , ，使得
x k ek min
k 1
(2)
投影定理指出了最优系数 1 , 2 , 应满足
x k ek em , m 1, 2, k 1
答： 卡尔曼滤波是一种高效率的递归滤波器(自回归滤波器), 它能够从一系列 的不完全及包含噪声的测量中，估计动态系统的状态。斯坦利·施密特(Stanley Schmidt)首次实现了卡尔曼滤波器。 EKF 扩展卡尔曼滤波： Bucy，Sunahara 等人提出并研究了扩展卡尔曼滤波 (Extended Kalman Filter，简称 EKF)，将卡尔曼滤波理论进一步应用到非线性领 域。 EKF 的基本思想是将非线性系统线性化，然后进行卡尔曼滤波，因此 EKF 是一种次优滤波。 UKF（Unscented Kalman Filter)无损卡尔曼滤波。是无损变换(UT) 和标准 Kalman 滤波体系的结合，通过无损变换使非线性系统方程适用于线性假设下的 标准 Kalman 滤波体系。 粒子滤波：指通过寻找一组在状态空间中传播的随机样本来近似的表示概率 密度函数， 用样本均值代替积分运算， 进而获得系统状态的最小方差估计的过程， 这些样本被形象的称为“粒子”，故而叫粒子滤波。 卡尔曼滤波原理： 卡尔曼滤波器分为两个部分：时间更新方程和测量更新方程。时间更新方程 负责及时向前推算当前状态变量和误差协方差估计的值， 以便为下一个时间状态 构造先验估计。 测量更新方程负责反馈，它将先验估计和新的测量变量结合以构 造改进的后验估计。时间更新方程也可视为预估方程，测量更新方程可视为校正 方程。 时间更新方程为(1)和（2） ：
北航数字信号处理实验报告
实验名称幅度调制和解调实验科目数字信号与处理院系名称专业名称学号学生姓名年月日实验三：幅度调制和解调一、实验目的了解几种基本的调制解调原理，掌握用数字信号处理的方法实现模拟电路中信号的调制与解调的方法。
通过理论推导得出相应结论，再利用Matlab作为编程工具进行计算机验证实现，从而加深理解，建立概念。
二、实验内容1．利用Matlab实现信号的调制，过调制，欠调制等状态。
2．用高频正弦信号分别实现对（1）低频周期方波信号，（2）低频正弦信号（3）低频周期三角波信号的调制，观察调制后频率分布状态，实现抑制载波的幅度调制。
3．设计实验，实现含有载波的幅度调制。
观察调制和解调的结果，与抑制载波的幅度调制有何不同。
4．设计实验，观察待调制波信号幅度变化对调幅系数的影响。
5．模拟峰值检测（包络检波）电路中的二极管的功能。
6．了解峰值检波（包络检波）的原理，并编程实现。
7．了解同步检波的原理，并编程实现。
三、实验原理1．幅度调制用一个信号(称为调制信号)去控制另一个信号(称为载波信号)，让后者的某一特征参数如幅值、频率、相位，按前者变化的过程，就叫调制。
调制的作用是把消息置入消息载体，便于传输或处理。
调制是各种通信系统的重要基础，也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。
在通信系统中为了适应不同的信道情况（如数字信道或模拟信道、单路信道或多路信道等），常常要在发信端对原始信号进行调制，得到便于信道传输的信号，然后在收信端完成调制的逆过程──解调，还原出原始信号。
用来传送消息的信号叫作载波或受调信号，代表所欲传送消息的信号叫作调制信号，调制后的信号叫作已调信号。
用调制信号控制载波的某些参数，使之随调制信号而变化，就可实现调制。
受调信号可以是正弦波或脉冲波，所欲传送的消息可以是话音、图像或其他物理量，也可以是数据、电报和编码等信号。
前者是模拟信号，后者是数字信号。
调制是一种非线性过程。
载波被调制后产生新的频率分量，通常它们分布在载频f C的两边，占有一定的频带，分别叫做上边带和下边带。
数字信号处理(北航)实验二报告
数字信号处理实验二信号的分析与处理综合实验38152111 张艾一、实验目的综合运用数字信号处理的理论知识进行信号的采样，重构，频谱分析和滤波器的设计，通过理论推导得出相应结论，再利用Matlab作为编程工具进行计算机实现，从而加深对所学知识的理解，建立概念。
二、基本要求1．掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；2．学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法；3．掌握用MATLAB设计简单实验验证采样定理的方法；4．掌握在Windows环境下语音信号采集的方法；5．学会用MATLAB对信号进行频谱分析；6．掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法；三、实验内容1．利用简单正弦信号设计实验验证采样定理：（1）Matlab产生离散信号的方法，作图的方法，以及基本运算操作（2）对连续正弦信号以不同的采样频率作采样（3）对采样前后信号进行傅立叶变换，并画频谱图（4）分析采样前后频谱的有变化，验证采样定理。
掌握画频谱图的方法，深刻理解采样频率，信号频率，采样点数，频率分辨率等概念2．真实语音信号的采样重构：录制一段自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样前后语音信号的时域波形和频谱图；对降采样后的信号进行插值重构，滤波，恢复原信号。
（1）语音信号的采集（2）降采样的实现（改变了信号的采样率）（3）以不同采样率采样后，语音信号的频谱分析（4）采样前后声音的变化（5）对降采样后的信号进行插值重构，滤波，恢复原信号3．带噪声语音信号的频谱分析（1）设计一频率已知的噪声信号，与实验2中原始语音信号相加，构造带噪声信号（2）画出原始语音信号和加噪声后信号，以及它们的频谱图（3）利用频谱图分析噪声信号和原语音信号的不同特性4．对带噪声语音信号滤波去噪：给定滤波器性能指标，采样窗函数法或双线性变换设计滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采样的语音信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号；（1）分析带噪声信号频谱，找出噪声所在的频率段（2）利用matlab中已有的滤波器滤波（3）根据语音信号特点，自己设计滤波器滤波（4）比较各种滤波器性能（至少四种），选择一种合适的滤波器将噪声信号滤除（5）回放语音信号，比较滤波前后声音的变化四、主要实验仪器及材料微型计算机、Matlab。
北航信号分析与处理中的数学方法课堂作业
EKFEKF ：Extended Kalman Filter 的简写，即扩展卡尔曼滤波器。
首先来介绍一下卡尔曼滤波。
卡尔曼滤波是一种高效率的递归滤波器(自回归滤波器), 它能够从一系列的不完全及包含噪声的测量中，估计动态系统的状态。
斯坦利·施密特(Stanley Schmidt)首次实现了卡尔曼滤波器。
卡尔曼在NASA 埃姆斯研究中心访问时，发现他的方法对于解决阿波罗计划的轨道预测很有用，后来阿波罗飞船的导航电脑使用了这种滤波器。
扩展卡尔曼滤波：卡尔曼最初提出的滤波理论只适用于线性系统,Bucy ，Sunahara 等人提出并研究了扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter ，简称EKF)，将卡尔曼滤波理论进一步应用到非线性领域。
EKF 的基本思想是将非线性系统 线性化，然后进行卡尔曼滤波，因此EKF 是一种次优滤波。
其后，多种二阶广义卡尔曼滤波方法的提出及应用进一步提高了卡尔曼滤波对非线性系统的估计性能。
二阶滤波方法考虑了Taylor 级数展开的二次项，因此减少了由于 线性化所引起的 估计误差，但大大增加了运算量，因此在实际中反而没有一阶EKF 应用广泛。
EKF 的原理：Kalman 滤波能够在线性高斯模型的条件下，可以对目标的状态做出最优的估计，得到较好的跟踪效果。
对非线性滤波问题常用的处理方法是利用线性化技巧将其转化为一个近似的线性滤波问题。
因此，可以利用非线性函数的局部性特性，将非线性模型局部化，再利用Kalman 滤波算法完成滤波跟踪。
扩展Kalman 滤波就是基于这样的思想，将系统的非线性函数做一阶Taylor 展开，得到线性化的系统方程从而完成对目标的滤波估计等处理。
非线性系统离散动态方程可以表示为(k 1)f[k,X(k)]G(k)W(k)X +=+ （1）(k)h[k,X(k)]V(k)Z =+ （2）这里为了便于数学处理，假定没有控制量的输入，并假定过程噪声是均值为零的高斯白噪声，且噪声分布矩阵(k)G 是已知的。
北理信号处理课程设计
北理信号处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握信号处理的基本概念、原理和方法，如傅里叶变换、滤波器设计等；2. 学会运用信号处理技术分析并解决实际问题，如信号的降噪、特征提取等；3. 了解信号处理在工程领域的应用，如通信、雷达、图像处理等。
技能目标：1. 能够运用所学知识设计简单的信号处理算法，并进行仿真验证；2. 掌握使用信号处理软件（如MATLAB）进行数据处理和分析的基本操作；3. 培养团队协作和沟通能力，通过小组项目实践，提高解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养对信号处理学科的兴趣和热情，激发学生主动探索科学问题的精神；2. 树立正确的学术态度，遵循学术规范，尊重知识产权；3. 增强学生的国家意识，了解我国在信号处理领域的发展状况，为我国科技创新贡献力量。
本课程针对北理信号处理课程设计，结合大三年级学生的特点，注重理论与实践相结合，培养学生具备扎实的理论基础和较强的实际操作能力。
课程目标旨在使学生通过本章节的学习，能够全面掌握信号处理的基本知识，具备解决实际问题的能力，同时培养良好的学术素养和团队协作精神。
为实现课程目标，后续教学设计和评估将围绕具体学习成果展开。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 信号处理基本概念：信号的定义、分类及特性；信号的采样与恢复；信号的时域与频域分析。
2. 傅里叶变换及其应用：傅里叶级数、连续傅里叶变换、离散傅里叶变换；傅里叶变换在信号处理中的应用。
3. 滤波器设计：数字滤波器的基本原理、类型及设计方法；低通、高通、带通和带阻滤波器的设计与应用。
4. 信号处理应用案例分析：通信系统中的信号处理、雷达信号处理、图像处理等。
5. 小组项目实践：运用所学知识，针对实际问题进行信号处理算法设计、仿真验证及分析。
教学内容按照以下进度安排：1. 第1周：信号处理基本概念及信号的采样与恢复；2. 第2周：信号的时域与频域分析；3. 第3周：傅里叶变换及其应用；4. 第4周：滤波器设计；5. 第5-6周：信号处理应用案例分析及小组项目实践。
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硕士选修课期末考核作业信号处理系统的设计与实现（DSP）部分
2011～2012学年第一学期
作者姓名：
作者学号：
学科专业：精密仪器与机械
联系方式：
培养院系：仪器科学与光电工程学院
2011年12月27日
1、数字信号处理器的特点：①内部采用程序和数据分的开哈佛结构；②具有
专门的硬件乘法器；③采用流水线操作；④提供特殊的DSP指令。
2、滑动滤波程序如下：
;累加和临时寄存器清零
LDP #29h
ZAC
SACL ACC_TEMP_L
SACL ACC_TEMP_H
;取滑动窗口中第一组数据给AR3，初始化循环次数给AR4
LDP #28h
LAR AR3, #DATA_RAM
LAR AR4, #63
ZAC
;累加和程序
ACC:
ZAC
LDP #28h
MAR *,AR3
LACL *+
ADDC *+,16
LDP #29h
ADD ACC_TEMP_L
ADDC ACC_TEMP_H,16
SACL ACC_TEMP_L
SACH ACC_TEMP_H
MAR *, AR4
BANZ ACC
LDP #29h
LACL ACC_TEMP_H
AND #08000h
BCND SINGNED_SHIFT, NEQ
;计算本次平均值程序：
UNSIGNED_SHIFIT
LDP #29h
LACL ACC_TEMP_L
ADDC ACC_TEMP_H,16
RPT #6
SFR
SACL MEAN_TEMP_L
SACH MEAN_TEMP_H
B SHIFT_STACK
;符号扩展程序：
SINGNED_SHIFT
LDP #29h
LACL ACC_TEMP_L
ADD ACC_TEMP_H,16
RPT #6
SFR
OR #0FE00h,16
SACL MEAN_TEMP_L
SACH MEAN_TEMP_H
B SHIFT_STACK
;滑动串口数据移动程序：
SHIFT_STACK
LDP #28h
LAR AR3,#DATA_RAM
LAR AR4,#62
SHIFT_LOOP
MAR *,AR3
ADRK #2
LACL *
SBRK #2
SACL *
ADRK #3
LACL *
SBRK #2
SACL *
SBRK #1
ADRK #2
MAR *,AR4
BANZ SHIFT_LOOP
;新数入队列程序：
LDP #29h
LACL NEW_TEMP_L
ADD NEW_TEMP_H,16
LDP #28h
MAR *,AR3
SACL *+
SACH *
B T3PINT_RET
三、电路设计如下：
图中，最左边的是DSP即TMS320F206，此电路中用到了它的A6、A7、A8作为地址线，接到了两个74138译码器的A、B、C三个口上，地址分配符合题目要求，另外使用了DSP的RW、RD、IS、WE及A15，接到了74138译码器的控制端口，作为控制线，进行读写的控制。
四、具体程序如下：
命令文件：multi.cmd
-o mult1.out
-m multi.map
mult1.obj
memory
{
page0:
rom: orign=0000h, length=0200h page1:
b2: orign=0060h, length=0020h
b0: orign=0200h, length=0100h
b1: orign=0300h, length=0100h }
sections
{
.vectors: > rom page0
.text: > rom page0
.bss: > b2 page1
}
中断矢量头文件：vector.h
.sect “.vectors”
inpt1 b ret
inpt23 b ret
timer b ret
uart b ret
codtx b ret
codrx b ret
.end
初始化头文件：init.h
RE0 .set 0x0000h ;IO端口的地址定义
WR8 .set 0x0200h
ldp #0h ;寄存器的初始化
splk #01h,60h
out 60h,icr
splk #10h,60h
out 60h,tcr
splk #0a09h,60h
out 60h,wsgr
splk #0h,60h
out 60h,sspcr
out 60h,aspcr
1ms延时程序：
delay:
splk #0fa0h,#60h ;将0fa送入地址为60h的存储器单元
lar ar0, #4 ;循环次数为5次
mar *,ar0
loop1: rpt 60h
nop
banz loop1
ret
主程序：multi.asm
.copy “init.h”
.copy “vector.h”
.bss u0,5,1
u1 .equ u0+1
u2 .equ u0+2
.bss A0,5,1
A1 .equ A0+1
A2 .equ A0+2
.bss y0,5,1
y1 .equ y0+1
y2 .equ y0+2
.bss B1,4,1
B2 .equ B1+1
.text
Start: clrc cnf
A_tbl:
.word 1,2,3
B_tbl:
.word 9,8
u_tbl:
.word 2,4,6
y_tbl:
.word 10,9
_begin:
setc INTM
mar *,ar1
lar ar1,#A0
rpt #(3-1)
blpd #A_tbl,*+
lar ar1,#B1
rpt #(2-1)
blpd #B_tbl, *+
lar ar1,#u0
rpt #(3-1)
blpd #u_tbl, *+
lar ar1,#y1
rpt #(2-1)
blpd #y_tbl, *+
loop: ;为了避免第一次数据被破坏，将读数据放在了后面
ldp #0h
lacl #0
lt u2
mpy A2
ltd u1
mpy A1
ltd u0
mpy A0
lta y2
mpy B2
ltd y1
mpy B1
apac
sacl y0
dmov y0
mar *,ar1 ;将ar1作为当前辅助寄存器
lar ar1,#y0 ;将y0的地址存放在ar1中
out *,WR8 ;将当前辅助寄存器中ar1中地址所指的数据通过WR8口输出
call delay ;调用1ms延时程序
mar *,ar1 ;将辅助寄存器ar1作为当前寄存器
lar ar1,#u0 ;将u0的地址存放在ar1中
in *,RE0 ;通过RE0口读取数据，结果分别存放在u0
b loop
delay: ;1ms延时程序
splk #0fa0h,#60h ;将0fa送入地址为60h的存储器单元
lar ar0, #4 ;循环次数为5次
mar *,ar0
loop1: rpt 60h
nop
banz loop1
ret
inpt1: ret；
inpt23: ret
timer：ret
uart: ret
codtx: ret
codrx: ret
.end
程序流程图如下：。