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摘要：随着计算机走入千家万户，数字信号处理技术也开始在各行各业中取得广泛应用。同时，数字信号处理技术发展前景广阔。本文主要从数字信号处理技术的概念与工作原理出发，分析数字信号处理技术在各个领域的应用模式，并展望未来数字信号处理技术的发展趋势。
关键词：数字信号处理技术；工作原理；应用；发展
一、引言
数字信号处理技术产生于上世纪七十年左右。随着八十年代的产品普及，数字信号处理技术在之后开始突飞猛进。经过半个世纪的纵向发展，DSP的应用已从军工领域开始进入人民日常消费的各个领域，并在很大程度上决定了电子产品更新换代的速度。目前，我国已经进入了DSP需求爆炸性增长的新时代。
二、数字信号处理技术综述
（一）数字信号处理技术的概念与工作原理
所谓数字信号处理技术是指将包括视频、音频、图片在内的模拟信息从充满噪音、具有高度干扰性的环境中提取出来并转化为机器与人类能够识别的数据信息的一种技术。数字信号处理技术的核心是模拟信息的提取与转换，其以DSP微处理器为运行基础。DSP通过接收模拟信号，并将模拟信号转化为以0或1表示的数据信号。此时，DSP再对数据信号进行一系列的操作后，即可在其他的系统芯片中将处理后的数据信号再度编译为模拟信号或适应实际环境的格式。最终，经过DSP微处理器提取与转化的信息即可被机器与人类识别。
（二）数字信号处理技术的优势对比
1、模拟信号处理技术
早期的信号处理领域多采取模拟信号处理，其在工作过程中常受到随机变化值的影响。因此在经过多次复制或远程的传输后，环境中随机噪声的负面效将对信号处理的结果影响较大。尽管在理论上，模拟方法具有无穷分辨率，即可以理解为其精确性理论上比数字信号处理的精确性高。但在实际中由于随机噪声的负面效应会使信号受损，并且在受损后几乎不可能被还原，尽管可以通过放大与过滤的方式降低噪声的方式消除其负面效应，但在实际应用中，会导致模拟信号处理的精度与效率低下等问题。最终，模拟信号处理开始被逐渐淘汰出局。
2、数字信号处理技术
相较于过去的模拟信号处理，数字信号处理具有灵活精确与高速实时的优势。数字信号处理技术采用二值逻辑的逻辑运算方法，因此其在工作过程中受电路噪声以及温度等因素的负面影响较小。这使数字信号处理的逻辑翻转可能性较低，运行将更加稳定。同时，数字信号处理技术可以利用软件自由修改参数，灵活性更好。并且由于各类并行结构的集成电路的应用，数字信号处理技术的集成度将更好。
三、数字信号处理技术在各行业的应用分析
（一）数字信号处理技术在高频通信领域应用
高频通信又被称为短波通信，是指利用波长在十米至一百米之间、频率在三兆赫至三十兆赫之间的电磁波进行的无线电通信。目前，高频通信领域的关键技术之实现都依赖于数字信号处理技术。例如在系统硬件方面，DSP芯片不仅可以对专业音频信号进行处理，而且部分DSP芯片的主频效率可达300兆赫，每秒处理机器语言指令数高达2400。此外，数字信号处理技术在高频通信领域还可应用于自适应呼叫、静态图像的传输以及传真等方面。运用DSP处理信息模块的工作流程具体可以划分为三部分，首先必须将前段射频信号调整成高频信号，然后将高频信号经过变频产生中频信号进行分析处理，最后将处理好的信号输送到其该当的领域中，实现数字量化的目标。同时由于接收设备在接受电台信号时，各发射台的功率不一且各接收设备距离发射台的远近不同，不同的接收设备所感生的有效信号强度也各不相同，并且在纵向空间中有较大起伏。因此，多数接收设备中都会安装自动增益控制电路。自动增益控制电路不仅能够有效反映放大器与宽带信号的增益效果，同时能够提供更多参考信息，为分析频率谱密度与波形提供数据支持。终端设备若应用了AGC信号，也能够降低噪声负效应。在应用自带编程功能的变频器将信号进行减速以及滤波处理后，还要求输出一部分频谱。在经过以上处理后，即可将专用于终端客户的模拟信号发送给需求者。
（二）数字信号处理技术在测绘工程领域的应用
数字信号处理技术不仅可适用于高频通信行业，还可应用于测绘工程行业。数字信号处理技术的应用可以有效提高测绘的精准度。传统的测量仪器中常应用高级单片机，即在一块芯片上就集成了中央处理器、主存、只读内存等元器件。尽管单片机的价格便宜且应用环境完备，但数字信号处理技术的应用逐渐淘汰了单片机。数字信号处理技术在测绘设备中应用时，不仅可以简化其硬件系统，还可提高其指令执行效率，同时性价比也将更高。其应用将推动测绘工程向高精度、准确性、零失误的方向发展。
（三）数字信号处理技术在医疗卫生领域的应用
数字信号处理技术在醫疗卫生方面的应用主要体现在全数码助听器的产生。多数听障患者由于其致病因素不同以及学识水平、生活习惯、语系等的差异，对于助听器的听力补偿要求各具特色。但由于传统助听器的电子放大电路之局限性，其并不能满足各听障患者的不同需求。而若将DSP处理器应用于助听器后，DSP的高速实时与灵活精确的处理能力便能够让听障患者根据其自由意志选择其想听到或不想听到的声音。
四、数字信号处理技术的发展前景
我国的数字信号处理技术随着半导体制造工艺的发展开始在各行各业得到愈加广泛的应用，但由于其发展时间尚短，因此总体上数字信号处理技术仍处于发展的初级阶段。同时，数字信号处理技术的前景十分广阔。
数字信号处理技术未来的研发将主要致力于四个方向：一是如何提高DSP运算速率；二是如何降低功能及资源耗费；三是如何缩小物理尺寸；四是如何完善内部结构。因此，数字信号处理技术未来的发展将趋向于自带编程功能——可编程DSP。其应用将使定点工厂的生产具有极大的灵活性，同时用户也将更易于升级。这为通信领域的电子产品软件升级提供了技术基础。此外，在与其他集成电路融合的研究试验中，将DSP内核电路直接嵌入处理器中将提高芯片的性能。
五、结语
数字信号处理技术的优越性已不断体现在各个领域中，并逐渐被各行各业所重视。数字信号处理技术不仅在高频通信领域发光发热，也在其他方面取得了巨大成就。在DSP目前的前景规划中，数字信号处理技术也将根据实际需要，致力于提高处理器运算速度、降低损耗、优化内部结构，最终为各个领域提供更多便利。
参考文献：
[1]邢文.数字信号处理中的前沿技术分析[J].炼油与化工，2015，26（06）：4-6.
[2]刘明亮，朱江淼.数字信号处理对电子测量与仪器的影响研究[J].电子测量与仪器学报，2014，28（10）：1041-1046.
[3]谢维信，陈曾平，裴继红，黄建军，冯纪强.大数据背景下的信号处理[J].中国科学：信息科学，2013，43（12）：1525-1546.
[4]李宏俊.数字信号处理技术的发展趋势分析[J].电子制作，2013（14）：101.
关键词：数字信号处理技术；工作原理；应用；发展
一、引言
数字信号处理技术产生于上世纪七十年左右。随着八十年代的产品普及，数字信号处理技术在之后开始突飞猛进。经过半个世纪的纵向发展，DSP的应用已从军工领域开始进入人民日常消费的各个领域，并在很大程度上决定了电子产品更新换代的速度。目前，我国已经进入了DSP需求爆炸性增长的新时代。
二、数字信号处理技术综述
（一）数字信号处理技术的概念与工作原理
所谓数字信号处理技术是指将包括视频、音频、图片在内的模拟信息从充满噪音、具有高度干扰性的环境中提取出来并转化为机器与人类能够识别的数据信息的一种技术。数字信号处理技术的核心是模拟信息的提取与转换，其以DSP微处理器为运行基础。DSP通过接收模拟信号，并将模拟信号转化为以0或1表示的数据信号。此时，DSP再对数据信号进行一系列的操作后，即可在其他的系统芯片中将处理后的数据信号再度编译为模拟信号或适应实际环境的格式。最终，经过DSP微处理器提取与转化的信息即可被机器与人类识别。
（二）数字信号处理技术的优势对比
1、模拟信号处理技术
早期的信号处理领域多采取模拟信号处理，其在工作过程中常受到随机变化值的影响。因此在经过多次复制或远程的传输后，环境中随机噪声的负面效将对信号处理的结果影响较大。尽管在理论上，模拟方法具有无穷分辨率，即可以理解为其精确性理论上比数字信号处理的精确性高。但在实际中由于随机噪声的负面效应会使信号受损，并且在受损后几乎不可能被还原，尽管可以通过放大与过滤的方式降低噪声的方式消除其负面效应，但在实际应用中，会导致模拟信号处理的精度与效率低下等问题。最终，模拟信号处理开始被逐渐淘汰出局。
2、数字信号处理技术
相较于过去的模拟信号处理，数字信号处理具有灵活精确与高速实时的优势。数字信号处理技术采用二值逻辑的逻辑运算方法，因此其在工作过程中受电路噪声以及温度等因素的负面影响较小。这使数字信号处理的逻辑翻转可能性较低，运行将更加稳定。同时，数字信号处理技术可以利用软件自由修改参数，灵活性更好。并且由于各类并行结构的集成电路的应用，数字信号处理技术的集成度将更好。
三、数字信号处理技术在各行业的应用分析
（一）数字信号处理技术在高频通信领域应用
高频通信又被称为短波通信，是指利用波长在十米至一百米之间、频率在三兆赫至三十兆赫之间的电磁波进行的无线电通信。目前，高频通信领域的关键技术之实现都依赖于数字信号处理技术。例如在系统硬件方面，DSP芯片不仅可以对专业音频信号进行处理，而且部分DSP芯片的主频效率可达300兆赫，每秒处理机器语言指令数高达2400。此外，数字信号处理技术在高频通信领域还可应用于自适应呼叫、静态图像的传输以及传真等方面。运用DSP处理信息模块的工作流程具体可以划分为三部分，首先必须将前段射频信号调整成高频信号，然后将高频信号经过变频产生中频信号进行分析处理，最后将处理好的信号输送到其该当的领域中，实现数字量化的目标。同时由于接收设备在接受电台信号时，各发射台的功率不一且各接收设备距离发射台的远近不同，不同的接收设备所感生的有效信号强度也各不相同，并且在纵向空间中有较大起伏。因此，多数接收设备中都会安装自动增益控制电路。自动增益控制电路不仅能够有效反映放大器与宽带信号的增益效果，同时能够提供更多参考信息，为分析频率谱密度与波形提供数据支持。终端设备若应用了AGC信号，也能够降低噪声负效应。在应用自带编程功能的变频器将信号进行减速以及滤波处理后，还要求输出一部分频谱。在经过以上处理后，即可将专用于终端客户的模拟信号发送给需求者。
（二）数字信号处理技术在测绘工程领域的应用
数字信号处理技术不仅可适用于高频通信行业，还可应用于测绘工程行业。数字信号处理技术的应用可以有效提高测绘的精准度。传统的测量仪器中常应用高级单片机，即在一块芯片上就集成了中央处理器、主存、只读内存等元器件。尽管单片机的价格便宜且应用环境完备，但数字信号处理技术的应用逐渐淘汰了单片机。数字信号处理技术在测绘设备中应用时，不仅可以简化其硬件系统，还可提高其指令执行效率，同时性价比也将更高。其应用将推动测绘工程向高精度、准确性、零失误的方向发展。
（三）数字信号处理技术在医疗卫生领域的应用
数字信号处理技术在醫疗卫生方面的应用主要体现在全数码助听器的产生。多数听障患者由于其致病因素不同以及学识水平、生活习惯、语系等的差异，对于助听器的听力补偿要求各具特色。但由于传统助听器的电子放大电路之局限性，其并不能满足各听障患者的不同需求。而若将DSP处理器应用于助听器后，DSP的高速实时与灵活精确的处理能力便能够让听障患者根据其自由意志选择其想听到或不想听到的声音。
四、数字信号处理技术的发展前景
我国的数字信号处理技术随着半导体制造工艺的发展开始在各行各业得到愈加广泛的应用，但由于其发展时间尚短，因此总体上数字信号处理技术仍处于发展的初级阶段。同时，数字信号处理技术的前景十分广阔。
数字信号处理技术未来的研发将主要致力于四个方向：一是如何提高DSP运算速率；二是如何降低功能及资源耗费；三是如何缩小物理尺寸；四是如何完善内部结构。因此，数字信号处理技术未来的发展将趋向于自带编程功能——可编程DSP。其应用将使定点工厂的生产具有极大的灵活性，同时用户也将更易于升级。这为通信领域的电子产品软件升级提供了技术基础。此外，在与其他集成电路融合的研究试验中，将DSP内核电路直接嵌入处理器中将提高芯片的性能。
五、结语
数字信号处理技术的优越性已不断体现在各个领域中，并逐渐被各行各业所重视。数字信号处理技术不仅在高频通信领域发光发热，也在其他方面取得了巨大成就。在DSP目前的前景规划中，数字信号处理技术也将根据实际需要，致力于提高处理器运算速度、降低损耗、优化内部结构，最终为各个领域提供更多便利。
参考文献：
[1]邢文.数字信号处理中的前沿技术分析[J].炼油与化工，2015，26（06）：4-6.
[2]刘明亮，朱江淼.数字信号处理对电子测量与仪器的影响研究[J].电子测量与仪器学报，2014，28（10）：1041-1046.
[3]谢维信，陈曾平，裴继红，黄建军，冯纪强.大数据背景下的信号处理[J].中国科学：信息科学，2013，43（12）：1525-1546.
[4]李宏俊.数字信号处理技术的发展趋势分析[J].电子制作，2013（14）：101.