Узагальнена схема цос

Узагальнена схема ЦОС відображає послідовність процедур, необхідних для перетворення вхідного аналогового сигналу у інший аналоговий сигнал за заданим алгоритмом, засобами цифрової обчислювальної техніки.

В ЦОС можна виділити три основні етапи: формування цифрового сигналу з вхідного аналогового ; перетворення цифрового сигналу за заданим алгоритмом; формування вихідного аналогового сигналу з цифрового. Відповідно в схемі є три функціональні блоки: кодер, пристрій ЦОС, декодер.

Пристрій ЦОС може бути реалізований апаратно або програмно. В першому випадку - у виді спеціалізованого пристрою, у другому – в виді програми на універсальному ПК, або на цифровому процесорі обробки сигналів (ЦПОС). На сьогодні переважає програмна реалізація.

Напрямки реалізації апаратних засобів на базі яких проектуються засоби опрацювання є такими:

- програмовані процесори;

- процесори на базі комплектів спеціалізованих НВІС функціональних вузлів;

- спеціалізовані НВІС процесорів, які виконують конкретні алгоритми цифрового опрацювання сигналів (ЦОС);

- процесори ЦОС (ПОС), які конструктивно вмонтовані в ЕОМ;

- процесори на базі ПЛІС.

Технічно системи керування та опрацювання інформації(СКОІ) реалізуються як комплекс спеціалізованих і універсальних засобів обчислювальної техніки. Головними вимогами при їх проектуванні є адаптація структури на виконання задач в РРЧ і забезпечення вагогабаритних показників, споживаної потужності та оптимального співвідношення між обсягами апаратних засобів та програмного забезпечення.

Структура системи визначається в основному специфікою задач і алгоритмів, що вирішуються комплексом. Загальний варіант структурної схеми СКОІ наведений на рисунку.

S(_I,β_,t)

Д - давачі,

П - приймач,

ВАО - вузол аналогової обробки,

ВД - вузол дискретизації,

ОВ - обчислювальний вузол,

ВК - вузол керування,

ВР - вузол реєстрації, відображення, додаткового опрацювання,

ВП - виконавчий пристрій.

Блок давачів виконує функції перетворення вхідних даних a_i (t) в вихідні сигнали S₁(a_i,b,t), де b - вектор неінформаційних параметрів сигналів. В приймачі виконується попереднє опрацювання суміші сигналів і завад x(t)=S₁(a_i,b,t)+n₁(t), різні типи фільтрації зовнішніх n₁(t) і внутрішніх n₂(t) завад, нормування вихідних процесів і аналогово-цифрове перетворення x(t). Функції інших вузлів залежать від області застосування системи. Причому, частина обчислювальних функцій і алгоритмів виконується вузлами ОВ і ВК. В даній структурі вузли ВД, ОВ, ВК, ВР можуть бути реалізовані на базі універсальних процесорів, процесорів опрацювання сигналів (DSP-процесори), ПЛІС, систем на кристалі.

Сигнали

Сигналом називають фізичний процес, що несе в собі інформацію. Тобто, під сигналом ми розуміємо будь-яку змінну, котра передає або містить якийсь вид інформації, і яку можна, наприклад, переносити, виводити на екран або виконувати з нею якісь дії. Особливий інтерес представляють такі види сигналів:

• мова - при розмові по телефоні, прослуховуванні радіо, при бесіді або слуханні інформаційних повідомлень у приміщеннях і на відкритому просторі;

• звуки й музика - при записі й прослуховуванні музичних компакт-дисків, роботі з оцифрованим і стиснутим звуком (MP3-плеєри, мультимедійні презентації й т.п.), при редагуванні звуку в студіях звукозапису, радіо й телестудіях (мікшування й т.п.);

• біомедичні сигнали - на виході ультразвукових доплерівских вимірювальних систем, систем діагностики захворювань органів дихання, слуху, мови;

• сигнали на виході систем неруйнівного контролю;

• сигнали на виході акустичних вимірювальних систем;

• зображення - цифрова фотографія, відео- і телезображення;

• сигнали радарів - при виявленні й розпізнаванні віддалених цілей.

Природа сигналів. За своєю природою, сигнали можуть бути випадкові або детерміновані. До детермінованих відносять сигнали, значення яких у будь-який момент часу або в довільній точці простору є апріорно відомими або можуть бути досить точно визначені (обчислені) за відомою або передбачуваною функцією, навіть якщо ми не знаємо її явного виду.

Випадкові сигнали в принципі не мають певного закону зміни своїх значень у часі або в просторі. Для кожного конкретного моменту (відліку) випадкового сигналу можна знати тільки ймовірність того, що він прийме яке-небудь значення в якій-небудь певній області можливих значень. Закон розподілу (функція розподілу - імовірність того, що випадкова величина прийме значення менше аргументу функції, або густина розподілу - похідна функції розподілу) далеко не завжди відомий.

Найбільш прості характеристики законів розподілу - середнє значення випадкових величин (математичне очікування) і дисперсія (математичне очікування квадрата відхилення від середнього), що характеризує розкид значень випадкових величин щодо середнього значення. Параметри динаміки випадкових сигналів (процесів) у часі характеризуються функціями автокореляції (кількісна оцінка взаємозв'язку значень випадкового сигналу на різних інтервалах) або автоковаріації (те ж, при центруванні випадкових сигналів). Аналогічною мірою взаємозв'язку двох випадкових процесів і ступеня їхньої подібності по динаміці розвитку є взаємокореляція (кроскореляція) або взаємоковаріація (кросковаріація). Максимальне значення взаємної кореляції досягається при збігу двох сигналів. При затримці одного із сигналів стосовно іншого положення максимуму кореляційної функції дає можливість оцінити величину цієї затримки.