数字信号处理论文十篇

数字信号处理论文篇1

关键词：二维信号处理

一、随着集成电路的运算速度更快，集成度更高，就有可能耐复杂目益增加均一些多维数字信号处理。

所它在最近才开始出现的一个新领域。尽管如此，多维信号处埋仍然对以下一些间提了解决的办法，这些问题是：计算机辅动断层成术(CAT)，即综合来自不同方向的X射线的投影，以重建人体某一部分的三维图，源声纳阵列的设计及通过人造卫星地球资源。多维数字信号处理除具有许多引人注目和浅显易行的应用之外，它还具有坚卖的数学基础，这不仅使我们能了解它的实现情况，而且当新问题出现时，也当及时解决。

典型的信号处理任务就是把信息从一种信号传递到另一种信号上，例如，可将一张照片加以扫描、抽样，并将共存储在计算机的存储器中，在这种情况下，信息是从可变的银粒密度转换戌可见光束，再变成电的波形，最后变戍数字的序列，随后该数字序列用。磁盘上磁畴的排列来表示CAT扫描器是一个比较复杂，经过处理，最后显赤射线管(CRT)的荧光屏上或胶片上。数字处理能增加信息，但可以重新排列信息，使观察者能更方便地理解它.观察者不必观看多个不同测面的投影而可直接观察截面图。

人们感兴趣的是信号所包含的信息，而不管信号本身是什么形式。也许可以概括地说，信号处理涉及两个基本任务一一信息的重新排列和信息的压缩。

二、数字信号处理涉及到用数的序列表示的信号的处理，而多维数字信号处理则涉罚用多维阵列表示的信号的处理，例如对同时从几个传感器所接收的抽样图像和抽样的时间波形的处理。由于信号是因而它可以用数字硬件处理，同时可以将信号处理的运算规定为算法。

促使人们采用数字方法的是不言而喻的。数字方法既有效灵活。我们可以用数字系统使其有自适应性并易于重新组合。可以很方便地把数字算法由一个厂商的设备上转换到另一个厂商的设备上去，或者把专用数字硬件来实现。同样，数字算法也可用来处理作为时间函数或空间信号，数字算法自然地和逻辑算符如模式分类相联系。数字信号能够长时间无差错地存储。对很多种应用而言，数字方法Ⅸ其它方法更为简单，对另外一些应用，则可能根本不存在其他方法。多维信号处理是不同于一维信号处理，想在多维序列上实现的多运算，例如抽样、滤波和交换等，用于一维序列，然而，严格芯说，我们不得不说多终信号处理与一维信弓有很大差别的。

信号处理与一维信号处理还是有很大差别的，这是由三个因素造成的；(l)二维通常比一维问题包含的数据量大得多；(2)处理多维系统在数些上不如处理一维系统那样完备；(3)多维信号处理有更多的自由度，这给系统设计音以一维情况中无法比拟的灵活性。虽然所有递归数字滤波器都是用差分方程实现的，一维情况下差分方程是全有序的，而在多维情况下差分方程仅是部分有序的，冈而就存在着灵活性，在一维情况小，离散传里旰变换CDET)可以用快速傅里叶变换CEPT)算法来计算，而在多维情况下，有多且每一个OFT又可用多种AFT算法来计算。在一维情况下，我们可以调整速率。而且也可以调整抽排列。从另一方面来说，多维多项式不能进行因式分解，而一维多项式是可以进行因式分解的。因而在多维情况下，我们不能论及孤立的极，气、孤立的零点及孤立的根。所以，多维信号处理与一维信号处理有相当大的差别。在20世纪60年代初期，用数字系统来模仿模拟系统的想法，使得一维数字信号处毫的各种方法得到了发展。这样，仿照模拟系统理论，创立了许多离散系统理论。随后，当数字系统可以很好地模仿模拟系统时，人们认识到数字系统同时也可以完成更多的功能。由丁这种认识及数字硬件工艺的有力推动，数字信号处理得到了发展，而且现今很多通用的方法，已成为数字方法所特有的，没有与其等效的模拟方法，在发展多维数字信号处理时，可观察到同一发展趋向。因为没有连续时间的(或模拟的)二维系统理论可以仿效，因而最初的二维系统是以一维系统为基础的，80年代后期，多数二维信号处理都是用可分的二维系统。可分的二维系统与用于二维数据的一维系统几乎没有差别。随后，发展了独特的多维算法，该算法相当于一维算法的逻辑推理。这是一段失败的时期，由干许多二维应用要求数据量很大，且IT缺少二维多项式太分解理论，很多一维方法不能很好地推广到二维上来。我们现在正处于认识的萌芽时代。计算机工业以其部件的小型化和价格日趋低廉而有助于我们解决数据量问题。尽管我们总是受限于数学问题，但仍然认识到，多维系统也给了我们新的自由度。以上这些，使得该领域既富于挑战性又无穷乐趣，电子信息技术的结合之软件结台，传统产业中可用电产信息技术的地方，仍然可以在生产或很低的条件下使用人力或传统机械。电予信息技术应到限制，在不同领域和不同水平有各种原因，但烂有一个共大原因是缺乏认识。没有认识，便没有应层。

事实上，在一维和二维信号处理理论之间有实质性的差别，而在二维和更高维之间，除了计算上的复杂世方耐差异之外，似乎差别较小。

参考文献：

[1]吴云韬,廖桂生,田孝华.一种波达方向、频率联合估计快速算法[J]电波科学学报,2003,(04).

[2]吕铁军,王河,肖先赐.利用改进遗传算法的DOA估计[J]电波科学学报,2000,(04)

[3]刘全,雍玲,魏急波.二维虚拟ESPRIT算法的改进[J]国防科技大学学报,2002,(03).

[4]吕泽均,肖先赐.一种冲击噪声环境中的二维DOA估计新方法[J]电子与信息学报,2004,(03).

[5]金梁,殷勤业,李盈.时频子空间拟合波达方向估计[J]电子学报,2001,(01).

[6]金梁,殷勤业.时空DOA矩阵方法的分析与推广[J]电子学报,2001,(03).

数字信号处理论文篇2

关键词： 《数字信号处理》 教学方法 教学优化

1.引言

随着电子技术及计算机技术的飞速发展，数字信号处理的新理论和新技术层出不穷，目前它已成为应用最快、成效最显著的学科之一。《数字信号处理》已经成为我校通信工程专业的一门专业基础课，它是多门课程相互连接的桥梁和纽带，实现了从理论到实践的相互过渡，对于培养学生理论分析和综合应用能力有非常重要的作用。但是该课程理论性比较强，概念抽象，［1］对数学基础要求也比较高，容易使学生感到乏味，学生对该课程普遍有畏难情绪。因此笔者结合江苏大学通信学院的教学特点，对数字信号处理教学方法作了深层的探讨，在传统教学手段的基础上，开发了多媒体教学辅助系统，充分发挥了现代教学手段的优势；并将Matlab软件用于教学，将抽象的概念感性化，以形象生动的手段来展示理论内涵；采用实验和教学相结合的形象教学，培养学生的学习兴趣，充分调动学生的学习积极性。

2.教材和教学内容的选择

2.1教材选择

目前“数字信号处理”的教材很多，笔者选用了东南大学吴镇扬教授编写的《数字信号处理》第二版。［2］该书对信号处理的基础理论和基本算法进行了充分的论述与讨论，条理清楚，深入浅出，有利于学生更牢固地掌握，是一本很实用的教材。该书还很好地处理了和“信号与线性系统”的关系，在保持课程完整性的同时压缩重复内容。在内容取舍上，结合数字信号处理技术的发展做了精心的安排。

2.2教学内容

“数字信号处理”课程理论性较强，对数学基础要求较高，学生普遍反映抽象、难学。［3］针对这种情况，为在60学时（含实验10学时）内有效完成数字信号处理的知识点的讲授，笔者对内容做了合理安排，讲授沿两条主线进行，精简部分内容，如表1所示。

一条是信号与系统的时、频域分析，包括离散系统的时域分析、z域分析、傅氏变换，FFT及利用FFT进行频谱分析；另一条是数字滤波器的设计与实现，包括IIR数字滤波器的设计、FIR数字滤波器的设计，以及这两类数字滤波器的实现结构和各种滤波器结构的误差分析。对教材中关于DSP应用方面，如芯片介绍这一节的内容，将并入到另一门课“DSP芯片原理及应用”这门课中讲授。

3.教学方法优化

“数字信号处理”是一门数学理论较强的课程，其特点是公式多，概念比较抽象，比较枯燥，难度大。要获得较好的教学效果，我们需要采取一些技巧和方法。

3.1多媒体教学手段和传统教学手段的并用

基于本课程的特点，在教学过程中教师可以采用板书和多媒体教学相结合的讲课方式，以板书为主，多媒体为辅。板书主要是针对一些课程中的基本原理和方法推导证明，这样可以使讲课方式更灵活、师生互动性更强，使学生跟随教师的思路来领会学习的要点和难点，学起来比较容易。而对于一些需要形象理解、图形举例演示的部分，教师可以采用多媒体教学方法，利用图像、视频等多种形式进行互动教学。［4］比如介绍采样定理的时候，在推导采样定理的同时，采用动画的方式，演示一个模拟信号经过采样前后，时域和频域的变换关系，使学生更深刻地理解采样定理，实现对该知识点的融会贯通。

在设计幻灯片格式时我们应注意以下几点：

（1）选择容易看清的字体和字号。PowerPoint默认的中文字体为宋体、英文字体为Times New Roman，为保证坐在教室最后一排(尤其角落处)的学生看清演示，中文选用加粗黑体，英文选用加粗Arial，字号在18 points和28 points之间。

（2）选用深蓝色背景，字体颜色采用对比度较高的颜色。为了便于学生使用，将演示文稿制作成适于打印的.pdf文件。

（3）由于学生同时听讲和看幻灯片，注意力容易分散，会感觉跟不上讲课思路或对于幻灯片内容印象不深。为解决这个问题，既可以利用动画效果逐步展示内容，又可以制作内容精练、布局合理、便于识记的幻灯片。

3.2在教学中应用Matlab软件

Matlab是DSP教学中的标准仿真软件，它能轻松完成系统分析、信号处理中的大量计算和绘图工作，并可生成教学所需的多媒体素材。［5］例：已知一连续正弦信号的频率为150Hz，取时间长度为0.1s，采样频率分别取为500Hz，1000Hz，5000Hz，20000Hz，仿真结果分别如图1―4所示。

3.3课堂讨论与练习

课堂目前是本科生进行理论学习的主要场所，课堂教学方法的改革应放在重要位置。笔者采取“启发式教学和研究型学习”的教学方法，从研究问题入手，将数字信号处理的一些重要理论构建过程展现出来，同时提出新的问题，以便让学生进行思考和研究。比如介绍滤波器理论时，笔者首先提出在通信系统构建的主要模块，在系统最前端，其次为了选择有效信号，引入滤波的概念，提出滤波器理论。

在课程的理论教学中，笔者针对教学难点和重点提出问题，定期和不定期地在课堂中进行讨论，请学生事先准备好，上讲台发表见解。

4.结语

《数字信号处理》是一门非常重要的课程，因此在适应素质教育对电子信息专业人才培养的要求下，笔者结合我校实际情况对该课程进行优化改革。实践证明，随着通信技术、电子技术和计算机技术的飞速发展，实现对《数字信号处理》的教学优化，有利于提高课时效率，有利于拓宽专业知识面，有利于培养和加强自身系统设计能力和实践能力，有利于加强自身素质教育的课程改革。

但是，如何在学习过程中发挥自身的主动性，将更多方案应用于学习， 使学生的学习效果达到最优，还有待进一步探索和实践。采用Matlab仿真软件来优化课堂教学，不仅丰富了教学内容，而且加深了学生对理论的理解；使公式的推导不再枯燥，且算法易于实现；使理论与实际紧密结合，更锻炼了学生的实践能力。

参考文献：

［1］陈嘉.《数字信号处理》的优化设计探讨［J］.信息技术与课程整合.

［2］吴镇扬.数字信号处理［M］.北京:高等教育出版社，2004.

［3］刘会衡，田玲. 数字信号处理课程教学方法改革与实践［J］.教学研究，2008，31，（3）.

数字信号处理论文篇3

【关键词】数字信号处理；发展；应用

前言

数字信号处理的简称是DSP，是一种通过数字信号芯片，将图片、声音、视频等模拟信息转化为数字信息的一个过程。在这一过程中，采用数字方式对模拟信号进行压缩、变化、过滤、识别，最终转化为实实在在的数字信号。21世纪是一个数字化的时代，数字信号处理技术得到广泛应用，为人类生活提供了方便快捷，同时为提高国家综合国力奠定了基础。

1、数字信号处理

数字信号处理的原理其实就是利用数字芯片对信号进行分析和处理。数字信号处理技术被广泛应用的原因不仅是其具备处理速度快和运行灵活的优点，而且具备极强的抗干扰能力，不受乱码影响。因此，人们要开始重视起数字信号处理技术的发展，利用数字信号处理技术来达到方便生活的目的。

相比一般信号处理技术，数字信号处理技术无论在设备还是技术方面，都具有高效率传播、造价成本低廉、运行方式精确灵活、抗干扰能力强等特点。对于一些模拟信号来说，数字信号的这些特点是无法超越的。数字信号处理技术得以快速发展的前提是具有一套完整的数字处理理论，在某种程度上具有提高和促进数字信号处理技术发展的作用。如果把数字信号处理技术比作一棵树，那么数字理论就是肥沃的土壤，数字信号处理实践就是新鲜的空气。树木离开了土壤和氧气都不能存活。只有将数字信号处理的理论与实践结合起来，才能从根本上提高数字信号处理的可靠性和稳定性。另外，数字信号处理技术能将各种参数存储起来，并且通过微机控制和数字设定对参数进行调整。这样一来不仅减少了调节量、调节点和调节电位器，而且能够长时间使得参数保持不变，大大提升了系统稳定性。综合数字信号处理的各种优点，人们要对其给予足够重视，造福人类生活。

2、数字信号处理在生活中的应用

在各种高新技术发展的今天，数字信号处理在生活中得到了广泛应用。数字信号处理得到不断发展的原因主要有两个：市场需求的发展和集成电路的发展。下文就针对数字信号处理在生活中的各种应用做了具体分析。

2.1在音响设备上的应用

在以前，人们主要是利用磁片和唱带等方法进行音乐娱乐活动。唱片的主要原理是对声音进行模拟震动，以此来在唱片上刻出槽纹路径来记录声音。录音机磁带的工作原理是利用磁头在磁带上震动对声音进行模拟信号记录，最终记录下声音。自从数字信号处理技术的问世，人们对音乐的追求不再仅仅局限在磁带和唱片上，开始向数字化信号处理技术发展。第一张CD硬盘的出现就是数字信号处理技术发展的起源，不再依靠对声音模拟刻录，而是利用数字技术对声音进行了重现，极大丰富了人们业余生活。

2.2数字化摄像的出现

在1991年的时候，柯达公司推出了世界上第一部照相机，标志着数字信号处理技术正式应用于数码摄像中。早在数字信号处理技术发展前，美国就利用这项技术实现了卫星对太空照片进行传递，后来被普通人民应用。随着数字技术的不断创新，后来数字照相机问世了，打破了原有利用胶带进行照相的模式，开创了一个全新局面。数字照相机相比于传统的光学照相机，能够利用光敏半导体对图像进行数字处理和信号转换，从而以很小的容量存储在照相机内。另外，数字照相机对于图片的处理也比较方便，可以在打印机上打印图片，在电脑上将一些不需要的照片删除。目前，数字信号处理技术逐渐成为了相机制造的核心技术，受到了广大消费者的青睐。

2.3在电视机和接收机上的应用

数字信号处理技术作为数字化信息技术的重要产物，在发展过程中不断成熟，向为客户提供更高质量、功能更强大、操作方式更简便的数字电视服务发展。因此，在这一背景下，数字电视机和接收机被研发出来了。数字电视机的工作原理其实是通过在家中安装电视机顶盒来接受电视台发出的视频信号，从而对视频信号进行调码、解码、编码，最终在用户数字电视机上呈现出视频。对比原有的模拟信号传输，这种数字信号处理技术与传输方法，不仅使客户在家中就能享受到更加安全、便捷的电视机服务，而且又保证了数字电视机画面的清晰度和声音洪亮度，备受数字电视机用户喜爱。另外，数字化电视机的抗干扰能力更强，不易受到天气问题而影响视频信号的接收。

2.4在汽车电子方面的应用

随着城市化的不断发展，汽车已成为了人们日常生活中代步的主要工具。汽车电子应用也逐步发展起来，然而这些发展都离不开数字信号处理技术的帮助。汽车电子系统中的红外线、雷达、监控设备等都需要数字信号处理技术对数据进行分析，才能达到维护汽车电子系统的目的。近几年来，人们对汽车的安全问题给予了高度重视。为此，汽车电子研究将汽车防冲撞功能和与安全行驶相关的内容列为重点研究对象。数字信号处理技术就能为汽车电子研究解决好这一难题。图像进过相机拍摄后，利用数字信号处理技术对图像进行过滤和处理，就能在汽车驾驶电子系统中清晰显示出来，以此为人们安全出行提供可靠保障。

3、对数字信号处理未来前景的展望

为了迎合更多人的消费需求，数字信号处理技术不断发展，向低能耗和个性化发展趋势靠拢。首先，相关数字化处理技术人员可以将几个数字信号处理芯片、电路单元、专用处理单元集中到一个芯片上，最终形成一个数字信号处理系统集成电路。这样一来不仅缩小了体积。而且便于携带。美国作为一个在全球应用数字信号处理技术最广泛的国家，已经将这项技术应用于企业生产、家庭生活和交通行业等方面。

随着各种数字化产品的应用：数码相机、智能手机、平板电脑，大大刺激了市场对数字信号处理技术的需求。从目前发展情况来看，数字信号处理技术主要向这几方面发展：与单片微型计算机相结合，构成双核平台，大大提高数字化产品质量；改进数字信号处理系统内核整体结构；提升数字信号处理运算速率和降低功能损耗。

结束语

通过以上分析可得知：数字信号处理技术对人类生产和生活都具有重要作用，为人们生活带来了极大方便。随着全球化发展进程的加快，数字信号处理技术取得了突飞猛进的进步，实现了多方面领域的目标，为构建富强、民主、文明、和谐的社会主义国家贡献了一份力。但是，数字信号处理技术在发展过程中也存在着不足，需要科研人员不断研究和创新，期待我国的数字信号处理技术在世界的舞台上发光发彩。

参考文献

[1]彭红.数字信号处理的发展与应用[J].改革与开放，2010，12：109.

[2]丽娜.数字信号处理的发展与应用[J].才智，2014，07：287-288.

数字信号处理论文篇4

【关键词】数字信号处理;教学方法;电子信息专业

一、《数字信号处理》课程的教学内容

1.1合理处理教材内容

目前，有关《数字信号处理》课程的参考教材很多，有些教材不仅理论性强，而且难度也比较大，很难适用于工程教育为背景的学习能力相对较弱的学生。依据具体的教学需求，需要有目的、合理的选用教材内容。具体而言，为适应学生的特点，课程讲解需要从离散时间信号处理内容讲起，并且在课程复习的过程中重点强调离散时间信号的知识点。依据讲解滤波器的设计，讲授有限冲激响应等，以求帮助学生掌握课程内容，弥补课程学时少、内容多的缺陷。

1.2精心组织教学内容

《数字信号处理》的内容理论性较强，晦涩难懂，大多数的概念涉及到了大量数学公式的推导，此外，学生们普遍的反映教学内容枯燥无味、难以接受。为了让学生在有限的课时内理解掌握好数字信号处理的基本知识点，并且重点对信号处理授课内容进行了精心的选择及安排，对部分详细内容进行精简，重点讲授关键的理论和重点的内容。最后采用专题的形式讲解数字信号处理在实际工程信息处理中的应用，这一做法避免大量冗长复杂的推导公式，丰富了教学内容，在一定程度上提高了学生的学习兴趣。

1.3实验教学和理论教学同步进行

数字信号处理课程教学中只有理论和实践同步进行才能够达到理想的教学效果。针对课程具体内容涉及信号的产生与采集、信号的FFT(FastFourierTransformation即快速傅氏变换)分析、滤波器设计等等。这要求学生在熟悉数学处理工具Matlab软件的情况下对图像信号进行采集，并且对信号进行回放、显示、缩小及放大。而后对不同频率、不同幅值的信号进行FFT谱分析，针对图像的内容、画图说明谱的含义，最后对信号进行滤波，并比较信号在滤波前后的频谱的变化。

二、提高学生学习《数字信号处理》课程的兴趣

2.1多元化教学手法的应用

《数字信号处理》课程在长久以来因内容抽象、理论性强，常常采用“灌输式”的课堂教学方式进行授课。这种“灌输式”的教学方式使得学生处于被动的接受地位，缺乏积极学习的主动性。因此，在具体的教学过程中一方面应当重视问题的难以程度，注重启发式的教学，进而激发学生的求知欲；另一方面注重理论结合实际，学生密切联系实际应用，通过具体的实验和实际案例对问题进行探究，尽量减少课堂上繁琐的数学推导，采用板书加多媒体辅助式的教学方式进行教学，由浅入深进行教学，学生只有听得明白，才会有成就感、才会感兴趣。

2.2将理论内容可视化

目前，国际上许多学校采用Matlab的仿真方法来完成数字信号处理教学的相关理论教学，Matlab仿真方法的运用能够将理论与实践教学进行有机地结合，可做到基本原理和基本运算可视化、可操作化。这里所提到的可视化及可操作化是国外大学中所提供出的一种可以在我们理工科教学中进行应用的、很好的思路及解决方法。对于课程布置的具体实验而言，具有大型化、系统化的发展趋势，难度比较大，可使得学生对复杂的理论进行动手操作，可提供具体的解决问题的方法和能力，这一做法能够促使学生较为深刻地掌握和理解信号处理课程中所学习到的内容。

2.3从工程中来到工程中去

具体举例而言，实际工程中DFT（DiscreteFourierTransform即离散傅里叶变换）和FFT技术在电话拨键的双音频号的具体应用，让学生找出学习的重难点，建立学习目标。这一做法被看作为从工程中来；此外，大学生的电子制作竞赛中，DSP竞赛或学生科研立项中选择与数字信号处理相关的课题去进行开发研究，由学生进行全程参与，这就是到工程中去。

三、结语

数字信号处理课程因其理论性强，一直以来不受学生喜爱，因此要想提高教学水平，增强学生的学习兴趣，就需要在教学内容、教学手段及实验教学上不断进行尝试与探索。此外，还要不断地完善理论教学内容，更好地应用于实践中。

作者:王峥 刘盾 单位:天津职业技术师范大学

参考文献

[1]梁快;赵明富.“信号与系统”与“数字信号处理”两课教学整合[J].电气电子教学学报，2007（5）.

数字信号处理论文篇5

关键词：数字信号处理；教学新模式；作业方式

作者简介：林爱英（1969-），女，河南汤阴人，河南农业大学理学院，讲师；贾树恒（1977-），男，河南驻马店人，河南农业大学理学院，讲师。（河南?郑州?450002）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）26-0049-02

“数字信号处理”是从20世纪60年代以来，随着信息学科和计算机的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。随着超大规模集成电路的出现和迅猛发展，数字信号处理在理论和应用方面不断地发展和完善，在越来越多的应用领域中迅速取代传统的模拟信号处理方法，并且还开辟出许多新的应用领域。[1]这些新兴的领域包括生物医学工程、声学、雷达、地震、通信等，各个领域都需要大量高素质的数字信号处理研发人才。目前“数字信号处理”作为通信、电子、控制、生物医学等专业的专业基础课程，已经越来越受到学术界和大专院校的高度重视，并达到高度发展和逐步完善的水平。

“数字信号处理”是一门实用性强、理论内容丰富且涉及知识面广的课程，该课程的特点是理论性强、抽象概念多、起点高、难度大、数学推导严密。随着数字信号处理理论、方法和技术的飞速发展，现代信号处理进入了新的发展阶段。随着学科发展，传统“数字信号处理”课程的教学模式在教学实践中已显现出不相适应的问题。[2]因此，近年来国内部分高校开始了对“数字信号处理”传统的课程内容和教学模式进行改革。

一、传统“数字信号处理”教学模式及其存在的问题

1.教学内容过度重视理论推导，不注重理论和实践相结合

“数字信号处理”是一门以算法为核心的理论性很强的学科，传统的教学主要是讨论算法和理论的推导，[3]而与实际的联系很少或基本没有。这样就使得数字信号处理的有关概念显得非常抽象，学生很难把教材中所讲的数学函数与实际的波形联系起来，给学习带来了很大的困难，这在很大程度上影响了本课程的教学效果。

2.教学手段过于单一，过分依赖多媒体教学

多媒体教学具有信息量大、形象直观的特点，[4]的确在很大程度上优化了课堂结构，目前已成为教学手段改革的主流。但不能忽视的是由于过分依赖多媒体教学，使得老师的精力过多花在课件制作的形式上，却忽略了课件的内容，使得教学质量严重下降；其次，因为多媒体教学的信息量大，容易出现“满堂灌”的现象，老师成了讲课的机器，与学生的互动性大大降低；再有，强调多媒体教学的同时，忽略了传统板书的作用，使得学生对课程的重点把握不清楚。需要强调的是多媒体仅仅是传统教学基础上增加的一个特殊的教学工具，只有充分利用多媒体教学的优点，克服其缺点，才能达到提高教学效果的目的。

3.作业模式非常单一，基本上都是采取课后习题的书面作业形式

作业作为教学的重要环节，它不仅仅是课堂教学的补充与延伸，同时也是教学信息反馈的重要途径。[5]作业可以有效地检验教与学的效果；通过作业，教师可以与学生共同探究、讨论、体验与交流等。传统作业基本上都采取课后习题的书面作业形式，这就使得传统作业模式单一、机械训练，给学生造成了抄袭作业、“复制”作业的不良习惯，导致了学生懒于思考、探究问题的行为，不利于不同层次学生发展的需求，阻碍了学生自主、合作、探究学习意识的发挥。

二、改进传统的“数字信号处理”教学模式，创建教学新模式

“数字信号处理”是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科，目前已成为发展最为迅速、应用最为广泛的学科之一。“数字信号处理”作为电子信息学科的一门专业基础课，是一门理论性和工程性都很强的学科，是联系数字电路、信号与系统、通信原理、图像（语音）信号处理、模式识别等课程的纽带，对于培养学生理论分析能力和实践能力有非常重要的作用。显然传统的“数字信号处理”教学模式已经越来越不适应学科飞速发展的需要，为此笔者在充分研究传统教学模式和教学实践的基础上，提出了创建“数字信号处理”教学新模式的理念。新的教学模式主要涵盖以下几个方面的内容：

1.改进传统的以单向性知识传授为主的教学方式，实施学习与研究融为一体的研究型教学方式

数字信号处理论文篇6

论文摘要：信号是传递信息的媒介，信号处理涉及信息的提取。 

 

 

随着集成电路的运算速度更快，集成度更高，就有可能耐复杂目益增加均一些多维数字信号处理。所它在最近才开始出现的一个新领域。尽管如此，多维信号处埋仍然对以下一些间提了解决的办法，这些问题是： 计算 机辅动断层成术(cat)，即综合来自不同方向的x射线的投影，以重建人体某一部分的三维图，源声纳阵列的设计及通过人造卫星地球资源。多维数字信号处理除具有许多引人注目和浅显易行的应用之外，它还具有坚卖的数学基础.，这不仅使我们能了解它的实现情况，而且当新问题出现时，也当及时解决。 

典型的信号处理任务就是把信息从一种信号传递到另一种信号上，例如，可将一张照片加以扫描、抽样，并将共存储在计算机的存储器中，在这种情况下，信息是从可变的银粒密度转换戌可见光束，再变成电的波形，最后变戍数字的序列，随后该数字序列用。磁盘上磁畴的排列来表示cat扫描器是一个比较复杂，经过处理，最后显赤射线管(crt)的荧光屏上或胶片上。数字处理能增加信息，但可以重新排列信息，使观察者能更方便地理解它.观察者不必观看多个不同测面的投影而可直接观察截面图。、 

人们感兴趣的是信号所包含的信息，而不管信号本身是什么形式。也许可以概括地说，信号处理涉及两个基本任务一一信息的重新排列和信息的压缩。 

数字信号处理涉及到用数的序列表示的信号的处理，而多维数字信号处理则涉罚用多维阵列表示的信号的处理，例如对同时从几个传感器所接收的抽样图像和抽样的时间波形的处理。由于信号是因而它可以用数字硬件处理，同时可以将信号处理的运算规定为算法。 

促使人们采用数字方法的是不言而喻的。数字方法既有效灵活。我们可以用数字系统使其有自适应性并易于重新组合。可以很方便地把数字算法由一个厂商的设备上转换到另一个厂商的设备上去，或者把专用数字硬件来实现。同样，数字算法也可用来处理作为时间函数或空间信号，数字算法 自然 地和逻辑算符如模式分类相联系。数字信号能够长时间无差错地存储。对很多种应用而言，数字方法ⅸ其它方法更为简单，对另外一些应用，则可能根本不存在其他方法。多维信号处理是不同于一维信号处理，想在多维序列上实现的多运算，例如抽样、滤波和交换等，用于一维序列，然而，严格芯说，我们不得不说多终信号处理与一维信弓有很大差别的。

信号处理与一维信号处理还是有很大差别的，这是由三个因素造成的;(l)二维通常比一维问题包含的数据量大得多;(2)处理多维系统在数些上不如处理一维系统那样完备；(3)多维信号处理有更多的自由度，这给系统设计音以一维情况中无法比拟的灵活性。虽然所有递归数字滤波器都是用差分方程实现的，一维情况下差分方程是全有序的，而在多维情况下差分方程仅是部分有序的，冈而就存在着灵活性，在一维情况小，离散传里旰变换cdet)可以用快速傅里叶变换cept)算法来计算，而在多维情况下，有多且每一个oft又可用多种aft算法来计算。在一维情况下，我们可以调整速率。而且也可以调整抽排列。从另一方面来说，多维多项式不能进行因式分解，而一维多项式是可以进行因式分解的。因而在多维情况下，我们不能论及孤立的极，气、孤立的零点及孤立的根。所以，多维信号处理与一维信号处理有相当大的差别。在20世纪60年代初期，用数字系统来模仿模拟系统的想法，使得一维数字信号处毫的各种方法得到了 发展 。这样，仿照模拟系统理论，创立了许多离散系统理论.随后，当数字系统可以很好地模仿模拟系统时，人们认识到数字系统同时也可以完成更多的功能。由丁这种认识及数字硬件工艺的有力推动，数字信号处理得到了发展，而且现今很多通用的方法，已成为数字方法所特有的，没有与其等效的模拟方法，在发展多维数字信号处理时，可观察到同一发展趋向。因为没有连续时间的(或模拟的)二维系统理论可以仿效，因而最初的二维系统是以一维系统为基础的，80年代后期，多数二维信号处理都是用可分的二维系统。可分的二维系统与用于二维数据的一维系统几乎没有差别。随后，发展了独特的多维算法，该算法相当于一维算法的逻辑推理。这是一段失败的时期，由干许多二维应用要求数据量很大，且it缺少二淮多项式太分解理论，很多一维方法不能很好地推广到二维上来。我们现在正处于认识的萌芽时代。计算机 工业 以其部件的小型化和价格日趋低廉而有助于我们解决数据量问题。尽管我们总是受限于数学问题，但仍然认识到，多维系统也给了我们新的自由度。以上这些，使得该领域既富于挑战性又无穷乐趣， 电子 信息技术的结合之软件结台，传统产业中可用电产信息技术的地方，仍然可以在生产或很低的条件下使用人力或传统机械。电予信息技术应到限制，在不同领域和不同水平有各种原因，但烂有一个共大原因是缺乏认识。没有认识，便没有应层。 

事实上，在一维和二维信号处理理论之间有实质性的差别，而在二维和更高维之间，除了 计算 上的复杂世方耐差异之外，似乎差别较小。

 

参考 文献 ： 

[1] 吴云韬,廖桂生,田孝华. 一种波达方向、频率联合估计快速算法[j]电波 科学 学报, 2003,(04) . 

[2] 吕铁军,王河,肖先赐. 利用改进遗传算法的doa估计[j]电波科学学报, 2000,(04) 

[3] 刘全,雍玲,魏急波. 二维虚拟esprit算法的改进[j]国防科技大学学报, 2002,(03) . 

[4] 吕泽均,肖先赐. 一种冲击噪声环境中的二维doa估计新方法[j] 电子 与信息学报, 2004,(03) . 

[5] 金梁,殷勤业,李盈. 时频子空间拟合波达方向估计[j]电子学报, 2001,(01) . 

[6] 金梁,殷勤业. 时空doa矩阵方法的分析与推广[j]电子学报, 2001,(03) . 

数字信号处理论文篇7

根据数字信号处理课程的特点，将MATLAB软件引入实验教学．通过设计实例对该课程的综合实验进行了探讨和研究，教学效果表明该实验内容有利于培养学生将多个理论知识点进行融合并综合运用的能力．

关键词:

数字信号处理;综合实验;FIR数字滤波器;IIR数字滤波器

0引言

数字信号处理是电子信息类专业的专业基础课，为语音信号处理、数字图像处理、DSP技术等专业方向课的学习和应用提供理论基础．该课程的特点是理论性和实践性都很强，主要体现在基本原理及概念抽象、数学公式多，大量解决工程实际问题的算法必须用软件实现．因此，该课程的实验环节非常重要．目前国内外非常普遍的做法是将MATLAB软件引入数字信号处理课程的实验教学，该软件除了具有强大的运算能力和数据可视化功能，还有信号处理工具箱，该工具箱是一个内容丰富的信号处理软件库，数字信号处理课程中的大部分算法都可以在该工具箱中找到对应的函数文件，是学习、应用数字信号处理理论的一个非常好的工具，对帮助学生快速理解课程中抽象的基本概念起到了重要的作用．

1实验内容的三个层次

根据数字信号处理课程的特点，结合理论教学内容，该课程的实验内容包括三个层次．第一层次是验证性实验，其目的是帮助学生加深对课程基本理论的理解．内容包括时域离散信号和系统的时域、频域分析;第二层次是设计性实验，是培养学生理论联系实际的动手实践能力．内容包括频谱分析和数字滤波器的设计;第三层次是综合性实验，是培养学生对多个知识点的综合应用的创新能力．

2综合实验内容设计

综合实验是在一个实验中考察学生对多个知识点的掌握情况，对于提高学生的学习兴趣、培养学生将各章知识点融会贯通、理论联系实际的能力有着不可或缺的作用．因此必须仔细设计综合实验内容，以增强理论教学效果．在综合实验的内容设计上，将工程实践问题抽象化，引导学生将数字信号处理课程的两大重点内容－频谱分析和数字滤波器设计相结合，培养学生举一反三的综合应用能力．

2.1综合实验内容举例

一个含有5Hz、20Hz和30Hz的混和正弦波信号，该信号叠加了均值为0，平均功率为0.1的加性高斯噪声，设采样频率为Fs=150Hz，阻带衰减至少为50dB，设计要求:1)只保留5Hz的正弦信号，即滤除20Hz和30Hz正弦信号;2)只保留30Hz的正弦信号，即滤除5Hz和20Hz正弦信号;3)只保留20Hz的正弦信号，即滤除5Hz和30Hz正弦信号;4)保留5Hz和30Hz的正弦信号，即滤除20Hz正弦信号．编写程序设计满足以上性能指标的FIRDF和IIRDF．画图要求:1)原始加噪信号的时域波形及频谱图;2)数字滤波器的幅频响应和相频响应;3)数字滤波后信号的时域波形及频谱图．

2.2实验内容包含的知识点

1)原始加噪信号的时域和频域表示;2)FIRDF和IIRDF的设计(低通、高通、带通、带阻);3)原始加噪信号滤波后的时域和频域表示并比较;4)FIRDF和IIRDF的性能比较．

3综合实验设计过程(以低通滤波器设计为例)

3.1原始加噪信号的时域波形及频谱

原始信号为3个频率成分的正弦信号叠加，被均值为0，平均功率为0.1的加性高斯噪声污染．如图1所示．从图1可以看出，在时域上，原始信号被噪声污染，通过求该信号的频谱，在频域上可以明显看出该信号由3个频率成分的正弦信号组合而成．这一部分内容的目的是让学生一目了然地将信号的时域特点和频域特点统一起来．

3.2数字低通滤波器设计及性能比较

FIRDF和IIRDF的设计．FIRDF以窗函数(汉明窗)设计法为例，IIRDF以巴特沃思滤波器设计为例，二者的幅频响应和相频响应如图2所示．从图2可以看出FIR和IIR两大类数字滤波器的幅频特性均满足设计指标要求，并容易看出FIRDF具有线性相位特性，而IIRDF不具有线性相位特性．这两种滤波器有着不同的应用场合．

3.3滤波后信号的时域波形及频谱

原始加噪信号经过FIR和IIR滤波器滤波后的时域波形及频谱如图3所示．从图3可以看出，FIRDF和IIRDF均达到了滤波效果，只保留了信号中的低频成分．

4实验结果

以数字低通滤波器设计为例，应用MATLAB进行编程，得到FIR、IIR数字滤波器的阶数比较如表1、2所示．从表1、2可以看出，对于相同的滤波性能指标，IIRDF比FIRDF的阶数低很多，因此，在数字通信、图像传输等要求线性相位的应用场合选择FIRDF，而在不需要线性相位时，可以选择IIRDF实现滤波要求．

5结语

综合实验是培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，本文从实际应用出发，探讨了综合实验的设计思想，并通过实例说明了综合实验在学生能力培养方面的作用．教学实践证明，该综合实验的设计达到了很好的教学效果．

参考文献:

［1］高西全，丁玉美，阔永红．数字信号处理－原理、实现及应用(第二版)［M］．北京:电子工业出版社，2010．

［2］刘树棠译．数字信号处理(MATLAB版)(第2版)［M］．西安:西安交通大学出版社，2008．

［3］胡广书．数字信号处理理论、算法与实现(第三版)［M］．北京:清华大学出版社，2012．

［4］罗腾飞，译．数字信号处理实践方法［M］．北京:电子工业出版社，2003．

数字信号处理论文篇8

1数字信号处理的发展历程概述

数字信号处理技术是通过数字计算方式以及相应的数字信号芯片在信号中对有用性信息进行一定的提取，数字信号处理需要研究的对象包含了数字方式对具体信号的变化、压缩以及识别等。数字信号处理的因为简称具有两层含义，第一是数字信号处理，第二是数字信号处理器。在现阶段中基本上不区分这两种意思，主要是因为二者之间具有高度的密切性，数字信号处理器主要就是为了能够实现数字信号处理的数字运算。到目前为止，数字信号处理芯片的生产厂家包含了美洲、西欧等一些国家的半导体制造公司，其中主要以美国为最大的生产厂家，对产品的快速规模的生产，占据了世界市场的大半。

2数字信号处理的具体应用分析

2.1网络数字化信息产品的发展

信息产品包含了网络数字化产品领域，网络数字化产品是信息产品在信息化时代环境中衍生的一种新型发展形式。除此之外数字化信息产品是独立存在的，能够与信息载体相脱离，主要是通过数字信号的形式利用电磁波实现传播，对不同的个体之间能够全面的实现信息共享[3]。产品范围十分宽广，本文主要是对一些家庭化的信息产后进行介绍，例如电脑电视就是数字信号处理技术的产物，该电视的主要配置还是电脑，具有普通电视的播放功能同时还能够通过鼠标进行操控，将电视与电脑自身的优点实现有效的融合。

2.2仪器仪表的产生与进一步发展

数字信号处理技术的全面深入与发展，在仪器仪表领域得到了有效的应用，一般传统的测量仪器以及测试仪器使用的高档的单片机，但很快就被数字信号处理技术所取代。数字信号处理技术对于测量仪器以及测试仪器的开发过程来说，极大的提升了产品的质量与档次。数字信号处理技术自身具有丰富的资源，由于这个特征使得数字信号处理技术在测量测试仪器中的应用能够较好的简化其中的相应硬件电路。因为对测量测试仪器的工作速度与精度进行全面的判断，是整个仪器工作水平中一项关键的指标。因此积极的应用数字信号处理技术开发新产品，能够实现对新产品各项工作指标的提高。

3数字信号处理的未来发展趋势论述

3.1数字信号处理的未来发展总体发展趋势分析

目前在全球范围内数字信号处理技术都拥有着十分广阔的市场需求，美国是数字信号处理技术应用的最关键客户，在工厂生产、汽车制造领域以及家庭生活方面美国都应用了数字信号处理技术，我国也是数字信号处理技术应用的主要国家，在我国经济市场中数字信号处理技术也有十分巨大的发展空间。新时期人们对智能手机、数码数字产品、汽车等增加了巨大的购买量，极大的刺激了经济市场对数字信号处理技术应用的需求，就目前情况来说，数字信号处理技术的市场已经逐渐成熟，但是不是说就没有继续发展得到空间。相反的，未来发展过程中数字信号处理技术仍然具有极大的潜能。未来的数字信号处理技术发展趋势主要表现在三个主要方面：（1）结合MCU技术，全面创造双核运行平台；（2）全面有效的对数字信号处理技术内核中的结构进行完善与改进；（3）积极提高运行速率，降低功能消耗。

3.2SFMD技术在数字信号处理技术中的应用

从目前我国数字信号处理技术的具体时间发展上得出，数字信号处理技术的发展趋于高性能及耗能低，整个发展领域也更加宽广。除此之外，数字信号处理技术自身拥有的独特特征驱使它在很多的电子产品中都得到了广泛应用，逐渐发展成为电子产品研发与生产的关键技术。由于该领域的研究还存在一些不足与缺陷，数字信号处理技术还有很大的发展与进步空间。在数字信号处理技术完善与不断更新的前提下，涉及了更加广泛的领域，在现存的数字信号处理技术应用实际上来看，运算速度得到了很大提升，并且逐渐实现低能耗与尺寸小的应用。目前我国数字信号处理技术还没有得到全面的开发，研发中产生的具体问题应当引起研究人员的高度关注与重视。在数字信号处理技术的应用上，该技术会成为应用领域中的主导性技术，并且在该技术中SFMD技术得到了广泛应用，在这个过程中代码兼容性展现了自身的积极作用。在我国进入到新时期之后，互补性金属氧化物半导体技术与第二代的数字信号处理技术实现了有效合理的融合发展，在很大程度上提升了数字信号处理的准确度与速率。

4结语

综上所述，在我国科学技术与经济快速发展的大环境下，社会对数字信号处理技术有了越来越大的需求。本文围绕着数字信号处理的发展历程、数字信号处理的具体应用以及数字信号处理的未来发展趋势三个重要的方面展开了论述，希望能够加强数字信号处理实现进一步的发展与广泛应用，推动人们生活水平的全面提高与经济社会的良好运行与发展。

作者:梁高翔 单位:卓望数码技术（深圳）有限公司

参考文献

[1]张炜,魏永旺,郝婧.浅谈数字信号处理的发展及其在图像处理中的应用[J].科技信息,2008(29):417+434.

[2]张乔.关于数字信号处理技术在测控系统中的发展与应用的探究[J].中国新通信,2016(07):42.

[3]曹洪,王作英.数字信号处理单片机的发展及其在数字信号处理中的应用[J].信号处理,1988(03):148-156+173.

数字信号处理论文篇9

关键词：数字信号处理；MATLAB；DSP；深度结合

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1671―1580（2014）01―0055―02

一、引言

数字信号处理所涉及的领域非常广泛，由于快速傅里叶变换的出现，使得数字信号处理技术得到广泛应用，数字信号处理这门课程的知识已经在很多实际领域中得到应用。由此而发展起来的现代信号处理理论也成为研究的热点，几乎所有工程技术领域中都会涉及信号处理的问题。作为专业基础课，已经成为电类学科人才培养中不可缺少的课程之一，是课程体系中承上启下的重要环节[1-2]。

根据多年从事本课程教学过程中出现的问题及经验总结，在阐述数学信号处理课程内容特点基础上，重点对课程的教学方法进行了探讨。可在课程的教学过程中将基础理论教学、MATLAB仿真模拟、DSP实践环节联系到一起，将理论教学与实践教学深度结合在一起，构成一个知识体系，实现理论与实践的深度结合[3-4]。

二、数字信号处理课程内容体系及弊端

目前，数字信号处理课程多数教材内容按知识体系分，可以分为两个部分：

（1）基础理论部分：包括基本概念、时域离散信号与系统、频域离散信号与系统。其中FT（傅里叶变换）变换为主要内容，包括DFS（离散傅里叶级数）、DFT（离散傅里叶变换）、FFT（快速傅里叶变换）、Z变换等。这部分内容从本质上讲在信号系统中已经讲过，唯一区别在于连续信号与离散信号的区别，如果学生对信号系统已经掌握得足够好，理解其中的意义不难。但是其中涉及大量的数学公式，不便于笔算。

（2）具体应用部分：主要包括有限长脉冲响应数字滤波器（FIR）、无限长脉冲响应数字滤波器（IIR）。此部分内容属于课程实际应用，重点阐述数字滤波器的设计方法，充分体现了数字滤波器的优越性[5]。

从内容体系上看，课程内容注重理论教学，同时兼顾实践教学。但是理论偏重公式推导，难以引起学生学习兴趣；实践设计固定化，计算工作量大，计算复杂，缺乏创新引导，不便于学生具体实践。

三、教学方法探讨

课堂教学为实践教学提供理论基础，实践教学为课堂教学提供理论证明。针对上述课程内容体系及弊端，可在实际教学过程中采用如下方法增加课堂教学与实践教学效果。

1.课堂教学

课堂教学的基本任务是使学生掌握理论知识，鉴于本门课程在基础理论部分涉及大量公式推导及计算，建议在课堂教学中简化公式推导过程，注重基本概念、方法理解及相关结论。另外，可在教学内容中涉及MATLAB相关内容，用其强大的仿真计算功能完成数字信号处理课程中复杂公式计算及图形绘制。这样，可以使学生对所学内容有直观认识，在丰富教学内容的同时，可以增强理解，激发学生学习兴趣。例如，使用笔算完成FFT的运算，其工作量是相当庞大的，如果使用MATLAB，则过程非常简单，只需要调用FFT函数即可。

图1给出使用MATLAB中FFT函数完成傅里叶变换，不单方便，而且直观。摆脱了大量的公式计算，增加学习兴趣。

同理，在滤波器的设计过程中MATLAB也发挥巨大作用，设计IIR滤波器时，应先设计符合要求的模拟滤波器，再通过数字转换完成数字滤波器设计。在MATLAB中同样使用几个库函数即可完成滤波器设计，省略查表、计算等过程，还可以给出仿真模拟图，便于分析比较。图2给出使用MATLAB软件完成模拟滤波器、数字滤波器的频响应特性曲线。可以方便地比较各个滤波器之间的异同。

可以说，MATLAB涉及数字信号处理课程的各个方面，将其与课程教学相结合无疑对课程的理解起到积极推动作用。

2.实践教学

从本质上讲MATLAB不能算纯粹意义上的实践教学，真正与数字信号处理相关的实践环节是DSP（Digital Signal Processing），作为一类工具性软件，DSP涉及软件编程、硬件实现等实践环节。从应用上讲DSP功能非常强大，与数字信号处理课程直接相关。主要有两个部分：

（1）使用DSP完成FFT运算；

（2）使用DSP实现FIR及IIR数字滤波器。

上述两个内容在多数DSP教材中都有涉及。

实际上数字信号处理中基本网络结构一节内容与DSP是直接相关的，系统的网络结构可以为DSP提供软件流程。例如，对于二阶IIR直接型网络其结构如图2所示。

在DSP实现时，需要对上述网络结构所表示的系统函数进行编程实现，可采用节点排序图的方法实现，对图3进行节点排序如图4所示。

根据图4所示节点排序图可以得到DSP的软件流程图。这样在实际教学过程中，将课程与使用DSP完成具体实践结合在一起，可以扩展学生知识面，激发学生学习兴趣。

四、结论

近几年来，通过在教学中将理论教学、MATLAB、DSP结合在一起的深度结合方法，降低了学生对本门课程的畏惧心理，激发了学习兴趣。学生出勤率达100%，能够课后主动查阅资料，自己动手设计和实施实验，对课程的认识程度有了显著提高。

[参考文献]

[1]丁玉美，高西全.数字信号处理（第二版）[M].西安：电子科技大学出版社，2001.

[2]周霖.DSP算法设计与系统方案[M].北京：国防工业出版社，2004.

[3]Alan V. Oppenheim， Alan S. Willsky， S. Hamid Nawab. Signals and Systems （Second Edition） [M].北京：电子工业出版社，2002.

数字信号处理论文篇10

一、引言

随着现代计算机和信息技术的不断发展，数字信号处理在当今高科技领域有着极为重要的地位和广泛的用途[1]。然而它的基础课程却处于教难、学更难的境况中，并且，学生即使掌握了理论知识，也很难灵活应用至实践中[2]。调研国内外数字信号处理课程教学，上述问题主要归因于两个方面：一方面是传统的教学形式单一，仅依赖文字帮助理解基本理论[3-5]；数字信号处理课程不同于其他课程，它是基于“高等数学”、“大学物理”等公式和推导较多的学科，理论性强，极具抽象性，有大量的算法和晦涩难懂的基本理论[6]。在课堂教学中教师仅采用Powerpoint软件编制的课件不够直观，许多内容学生很难透彻理解。其次，数字信号处理是适应高速数字集成电路的面市应运而生的，其大量的计算算法适于在计算机上实现，对于人来说则运算量大且烦琐，学生们难以亲手验证，因而经常得不到形象化的结果，使得对理论的理解难以透彻，实际应用中总有一层障碍。另一方面是受限于传统实验室的模式和格局，数字信号处理课程的实验教学环节严重缺失[7-9]；信息类专业课程有很强的实用性，其受众广，且信息量大，然而因实验场地、设备、资金等因素，目前单一的传统实验室已完全不能满足学校完成教学任务，很难开展实验教学，很多院校根本没有配套开设实验教学。然而，实验教学是高等院校培养高素质合格人才的重要实践性环节，在培养学生的实践能力、研究能力、创新能力和综合素质等方面有着其他教学环节所不能替代的独特作用。若学生们缺乏实验教学环节，在实际应用时则会显得有些束手无策，实际动手能力和创新能力也亟待增强。若不能在教学中突破以上两个瓶颈问题――单一的教学形式和传统的实验室建设模式及格局，数字信号处理课程的教学质量和教学效果将大打折扣。

二、虚拟仪器技术在教学应用中的优势

伴随着虚拟仪器技术的发展及其在国内的普及，它可为数字信号处理课程的教学提供新的思路和巨大变化。突破传统教学手段，深入融合虚拟仪器技术，全面创新数字信号处理课程教学方法应运而生[10-11]。虚拟仪器是将现有的计算机技术、软件技术和高性能模块化的硬件结合在一起而建立的功能强大又灵活易变的仪器，其强调硬件是基础，软件是核心，使用者可通过修改软件，方便地修改和增加仪器的功能和规模，性价比高[12]。模块化硬件体积小，便于携带，可“装入”计算机，即能与计算机互联互通。软件开发平台可选择图形化编程语言LabVIEW，它具有功能强大的数据分析函数，可以非常灵活地为教学中的理论知识设计各种虚拟仪器。同时，它也将使用者从复杂的文本编程语言中解脱出来，将重心专注于软件的功能。这使得教师可在很短的时间内开发出虚拟仪器课堂应用，把书本上理论性较强的知识转换成直观性很强的动态图形，加深对理论知识的理解。由于虚拟仪器使用的硬件大多是通用的，各种专业仪器的功能主要依靠软件实现，将虚拟仪器引入至实验教学中，必将大量减少设备经费的支出和节省实验场地的空间，学生们也能感受和应用先进的科学技术和手段，积极主动地学习。因此，根据数字信号处理课程的特点，基于虚拟仪器技术开发虚拟辅助教学软件和构建虚拟实验教学平台，全面创新数字信号处理课程教学方法和体系。这对活跃课堂气氛，增强学生学习兴趣，提升学生基本技能，提高教学质量，巩固教学效果等将具有非常重要的意义。

三、创新课程教学形式，开发虚拟辅助教学软件

虚拟辅助教学软件是基于虚拟仪器技术开发的教学演示子系统。针对数字信号处理课程中许多难以理解的抽象概念与性质，对应每一章的内容相应制作多个精致的演示程序，用丰富而具有动感的彩色图形把课程中疑难之处用生动形象的形式展现出来，使学生加深理解。下面以“窗函数”为例，具体阐述虚拟辅助教学软件如何进行辅助教学。在数字信号处理课程中，为了减少频谱能量泄漏，可采用不同的截取函数对信号进行截短，截断函数称为窗函数，简称为窗。在教学演示子系统中，基于虚拟仪器技术开发出窗函数比较动态演示程序，其前面板和程序框图分别如图1和图2所示。针对同一个信号施加不同的窗函数，让学生观察频域波形的变化，从而体会窗函数的性质和特性。这样动态形象的演示让学生能感性地认识到窗函数之间的不同，加深对窗函数的理解。

从以上应用实例可发现，通过利用虚拟辅助教学软件，不仅能够采用文字和静态图形直观地展示教学内容，还能通过动态图形生动形象地阐述教学内容，更易于学生理解所学内容。采用PPT课件和虚拟辅助教学软件结合授课，教学形式新颖，教学内容生动，教学效果更好。

四、完善课程教学体系，构建虚拟实验教学平台

虚拟仪器使用的硬件大都是通用的，各种专业仪器的差异主要靠软件实现。依托虚拟仪器技术、计算机技术、电子技术和通信技术等，融合多种模块化硬件设备构建高校虚拟实验教学平台，具有无可替代的优势和广阔的发展前景。图3为虚拟实验教学平台架构，由n台计算机及相关硬件如采集卡、信号调理箱、电工实验箱等组成，形成一个局域网，并与校园网连接，方便学生随时随地接入进行实验。

虚拟实验教学平台充分利用虚拟仪器技术和计算机高速计算的优势，给学生提供实用的信号仿真、分析处理、设计等工具，不仅可以快速便捷地得到所需的信号数据或计算结果，而且能把这些结果绘制成图形，给学生以非常形象化的感性认识。数字化的实验结果存储，加上网络传输能力，使实现远程实验教学成为可能，虚拟实验教学平台让实验随时随地进行。整个实验也许只需要一套硬件设备，其他是由软件来实现的，这样可以大大节省实验设备和场地的资金投入，即共享教学设施，节约现实教学资源。虚拟实验教学平台具有灵活、成本低、网络化等特点，在高校的教学乃至科研中将发挥极大的作用。与传统的实验室相比，虚拟实验教学平台的优势主要体现在：（1）传统仪器的功能仅由厂家定义，虚拟仪器在很大程度上功能可由使用者自行定义和设计，便于开展研究性或设计型的实验。（2）各种测量仪器不应当再是彼此相互孤立的，能够与计算机相联，组成一个以一台计算机为中心的测量环境（系统）。（3）计算机进一步组成网络，因而形成一个网络化的仪器与测量环境（系统）。虚拟实验教学平台能够为学生提供高性价比的实验教学条件，让教学环节从课本延伸到实验，加深对理论教学的深入理解，巩固教学成果，培养学生实践动手和创新能力，提高学生技能水平，让学生今后无论是直接就业还是继续深造都更具竞争力。