信号与系统应用论文
数字电视机顶盒的内部系统信号处理过程及其特性研究1
周朔2
（北京工业大学实验学院，北京，101101）
摘要
目的：为了研究数字电视机顶盒内部信号处理的过程及其特点。方法：运用了原理列举法公式推导法等进行研究。结果：（1）数字电视机顶盒处理信号的原理很简单；（2）数字电视机顶盒处理信号的过程与大学所掌握的信号知识有很大联系（3）数字电视机顶盒内部系统的构成改进了原有电视的信号处理模式；
关键词：数字电视机顶盒；信号处理；特性
The research about the signal process of The Digital TV set top box and its feature
Zhou Shuo
(The Pilot College Of Beijing University of Technology, Beijing, 101101)
Objective: In order to explore the process of The Digital TV set top box. Method :the use of experimental methods, principle list reduction and other research. Results:(1)The principle of the signal process of The Digital TV set top box is easy.; (2)the signal process of The Digital TV set top box have close relationship with the knowledge we have learned；(3)The system of The Digital TV set top box transform the traditional process of the signal;
Key words:The Digital TV set top box; signal process; feature
1本文是信号与系统教学的课题之一。
2作者简介：周朔（1994—），男，北京工业大学实验学院电子信息工程系，本科在校学生；
一、 数字电视信号的产生
直接产生：字幕机，数字摄像机等
转换产生： 电影胶片——电视电影机 ；
模拟信号1-数字信号2（A/D 转换）——信号数字化
（一）信号数字化过程 （模拟转数字）
? 取样：取样频率，抽样定理：取样频率≥信号最高频率的两倍，将时间上连续信号变换成时间上离散的信号
? 量化：将数量上连续的离散信号样值进行离散化处理，使之变成数量
上不连续的离散信号
? 编码：量化后的信号仍然只是离散信号，还不是数字信号。用n 比特二进制码（通常用8bit ）来表示已经量化了的取样值，称为编码。 每个二进制数对应一个量化电平，再按时序将它们排列起来， 就得到基带数字信息流。 传输速率：传输速率=取样频率fs×量化比特数
（二）音频信号的数字化
? 取样频率：>40KHz 。
常用11.025KHz ，22.05KHz ，44.1KHz ，48KHz 。
? 量化比特数：8bit ，12bit ，16bit 。
? 声道：单声道，双声道（立体声） 取样频率×量化比特数×声道数
? 数字音存储量： 字节（8bit ）
（三）视频信号的数字化
编码方式：
复合编码——将彩色全电视信息直接 编成PCM 码，与电视制式有关，需解码， 频分复用，产生亮，色串扰
分量编码——将亮度信号Y ，色差信号R- Y 和B-Y 分别编码成PCM 码，与电 视制式无关，无需解码，时分复用，无亮，色串扰
（四）量化比特数和量化级
量化比特：
Y ，B-Y ，R-Y 都采用 8bit 均匀量化 ；未经γ较正的信号采用10bit 均匀量化
1 模拟信号：在我们打电话时，电话线上传送的电信号是随着我们通话声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的，我们把这种信号称为模拟信号。平常我们所能看见的电视、听见的声音、电话、传真信号等都属这类信号。模拟信号在传输过程中容易衰减和失真
2 数字信号：对模拟信号进行抽样、量化和编码，把连续的信号取值截取为一串间断的脉冲信号，可以用二进制数进行表示和记录，我们称之为数字信号。计算机内部所能处理的信号都是数字信号。数字信号在传输过程中不容易失真，可再生（还原）性强。采用此方式对电视（视频）信号进行处理，所获得的信号就被称之为数字电视（视频）信号。
前置滤波器 取样器 量化器 编码器 f(t)
f(n)
模拟信号
量化级： 亮度信号 8bit ，256个量化级，0-255 为防止过载 上端留20级，下端留16级，量化级 16 表示黑电平 ，量化级235表示白电平
（五）音频与视频信号的压缩
数字信号的压缩：电视信号数字化后的数据量过大，使普通的存储器难以接受。而且，数码率太高使数字电视信号频带过宽，频道利用率太低，甚至无法容纳整个信号的传输。 分量编码：4:2:2标准：R=165.9Mb/s 频带宽度B ≈83MHz ；4:4:4标准：R=278.7Mb/s 频带宽度B ≈140MHz ；4次群的R 为139.264Mb/s ，可传话路1920路 。1920路电话传不了一套4:2:2的数字电视节目；用11套模拟电视节目换一套数字电视节目。号频带太宽，频带利用率低，频率资源严重浪费。同时对电路要求高，设计复杂，维修困难，设备造价高。 所以对数字信号进行压缩显得很有必要。由于图像本身存在大量的冗余: 空间相关冗余时间相关冗余；符号相关冗余；结构相关冗余；知识相关冗余。以及人类的视觉冗余，所以对于图像信号的压缩时可行的。
压缩的途径及方法：行、场逆程不传送，在接收端重新形成；亚奈奎斯特取样法，使得采样频率fs ＜2fm ，使混叠分量与亮度谱线交错；采用高效率的编码――信源编码，去除电视信号中的冗余。
? 图像压缩
预测编码：利用某种数学模式对以前已知的相关数据进行运算，得出一个与当前传送样值相接近的预测值，进而把当前要传送的值减去预测值，得到一个误差值――预测误差，将这个误差值编码后传送出去。 当前样值－预测值＝预测误差
预测编码去除了电视信号中空间、时间上的冗余。 给出了良好的概率分布，为后面的 压缩编码创造了条件。
一维预测：参考样值仅与xN 当前样值处于同一扫描行内的预测编码；
二维预测：参考样值除了本行之外还和前一行或前几行的样值有关；
三维预测：参考样值除了本帧之外还和前一帧或前几帧图像的样值有关。
由于一、二维预测都是在同一帧内进行预测，所以也称为帧内预测编码；三维预测与前面的帧有关，所以也称为帧间预测编码。
（2）变换编码
变换编码中经常使用的是离散余弦变换——DCT 变换。DCT 变换是把空间域上的信号变换到频率域上，使能量在空间域上分散分布的原信号变换后能量在频率域上相对集中到某些少数区域内，即将空间域上的信号样值变换成频率域上的系数，经变换后的系数按频率由低到高分布。
DCT 变换的处理步骤：
⑴将一幅图象分成若干像块，每个像块的大小为8×8个像素。
⑵对每一块像块进行DCT 变换。
⑶对变换后的系数进行量化。
⑷进行之字形扫描（读出）和零游程编码
像块样值数据f(x,y)为8×8的矩阵，经DCT 后的频域系数F(u,v)也为8×8的矩阵。此矩阵的左上角系数F00相当于像块中64个样值的平均直流成分，其余的63个F(u,v)均表示??????+??????+=∑∑==N v y N u x y x f v C u C N v u F x y 2)12(cos 2)12(cos ),()()(2),(7070
ππ77002(21)(21)(,)()()(,)cos cos 22u v x u y v f x y C u C v F u v N N N ππ==++????=????????∑∑
64个样值中所含交流成分的系数。
经过变换后，较大的系数集中在直流分量及附近的低频区域，即信号能量主要集中在直流及低频区域的少数变换系数上，高频区域的系数多为0或很小。
（3）统计编码（熵编码）
统计编码是基于信号统计特性的编码技术。它的基本原理是按信源符号出现概率的不同分配以不同长度的码字（bit数），概率大的分配以短的码字，概率小的分配以长的码字。这样使最终的平均码长很小，总的数码率大大降低。经常使用的是霍夫曼编码。基本的步骤如下：
①将每个符号按其概率由大到小顺序排列起来。
②将最小的两个概率相加，并对其中较大的概率用“1”表示，较小的概率用“0”表示。反之也可，但赋值方式应保持一致。
③把求出的和值作为一个新的概率值再按①重新排列。
④按照这样的步骤重复进行，直到概率加到1。
⑤分配码字。由概率为1处开始沿各点参加运算的分支线从后向前（从右向左）逐一写出“0”、“1”的代号（从高位到低位写）直到各符号为止。得到的代码就是各信源符号的码字。反之也可，从符号到汇合点p＝1（从左到右），但代码的写出是从低位到高位。
?音频压缩
声音信号客观统计规律。人耳听觉的生理、心理学因素根据声学理论，人耳存在着一个听觉的阈值，当某个频率的声音的强度（声强）小于某个特定的数值之后，人耳就听不见了，即当声音弱到人的耳朵刚刚可以听见时，我们称此时的声音强度为“听阈”。
在编码时，可以根据人耳的特性进行编码，减少冗余。可将时间上彼此相继的取样值归并成块；由掩蔽效应，人耳听不到的不传；对于人耳不能分辨方向的频率接近的高频音，不必再分声道，将多声道的高频音耦合到一个公共通道；采用子频带编码，由每个子频带中的最小同听阈来确定各子频带取样值的必要的量化。声音压缩主要有两种编码方法：MUSICAM编码：MUSICAM----掩蔽型自适应通用子频带集成编码与复用。这种编码的方法属于子频带编码，它是用滤波器组将宽频带的声音信号的频谱分割为宽度均为750Hz 的32个子频带。每个子带的量化和比特分配是利用人耳听觉的心理声学模型和音频信号统计特性的内在联系确定，并清除音频信号中的冗余和不相干部分，来实现有效的数据压缩。
（六）数字信号的调制
完成压缩后下一步就是将数字信号传输出去，数字电视的传输方式有三种,一种是卫星传输,一种是有线传输,一种是地面传输。这三种数字电视的信源编码都采用MPEG-2的复用数据包,但由于它们的传输途径不同,因而在信道编码方面采用不同的调制方式。主要有以下方式:
1.正交振幅调制(QAM):这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式,正交振幅调制是用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制,利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。它的调制效率高,要求传送途径的信噪比高,它主要用于有线电视电缆传输。
2.键控移相调制(QPSK):在数字信号的调制方式中,QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性,在电路上实现也较为简单。所以它的调制效率高,要求传送途径的信噪比低,用于卫星广播传输方式。
3.残留边带调制(VSB):VSB是介于SSB与DSB之间的一种调制方式,在VSB中,设法让一个边带通过,同时又保留另一个边带的一部分,因此这种方法称为残留边带调制。抗多径(即重影)传播效应好,适合地面广播。
4.编码正交频分调制(COFDM):它的基本思想通过采用允许子信道频谱重叠,但相互间又不影响的频分复用(FDM)方法来并行传送数据。它抗多径传播效应和同频干扰好,适合地面广播和同频网广播。
二、数字电视机顶盒对数字电视信号的输入与接收
机顶盒输入端的基带物理接口与同步单元能够使数据结构与信号格式相匹配，信号帧结构与含同步字节的MPEG-211传送层一致，有线数字电视传送采用的MPEG-2数据传送层由188个字节的包组成，其中包头的4个字节中1个字节用于同步（47HEX），3个字节用于业务识别和加扰控制，其余的184个字节是MPEG-2数据或附加数据。同步(SYNCI)变换和随机化单元的功能是根据MPEG-2帧结构将SYNCI字节进行反转，同时为实现频谱成形对数据流进行随机化处理。
MPEG-2传送复用器输出端的数据可随机化，在每8个传送包的开始处将伪随机二进制码（PRBS）寄存器进行初始化。为了向解扰器提供一个初始化信号，将每组8个传送包中的第一个传送包的MPEG-2同步字节由47HEX逐比特取反转换为B8HEX，是传送复用适配的过程。伪随机二进制码（PRBS）生成器输出的第一位加到被取反后的MPEG-2同步字节（B8HEX)后面的第一个字节的第一位（最高有效位MBS）上。在同步传送其余的7个传送包的MPEG-2同步字节期间PRBS继续工作，为使这此字节不被加扰，在此期间PRBS 无输出，因此PRBS序列的周期是1 503 B。随机化处理的过程无论是在调制器有无输入时，还是输入的比特流与MPEG-2传送的格式不兼容时都要进行避免未调制的载波由调制器输出。
卷积交织器的作用是在保持同步字节的周期不变的条件下完成深度I＝12 B的误码保护数据包的卷积交织处理，生成一个交织帧。交织帧由相互交迭的误码保护数据包组成并且界定于已取反或没有取反的MPEG-2同步字节。交织器由几个分支构成，由输入开关周期性地把输入字节流接入各路输入。每一路是深度为M·j个单元的先入先出（FIFO）移位寄存器。每个FIFO单元大小为一个字节，输入输出开关同步。
字节到m位符号变换是将卷积交织器产生的字节变换为QAM符号（字节到符号的映射）。对于不同级别的QAM调制，映射的符号数不同。在任何情况下符号Z的MSB都是取字节V的MSB。相应地该符号的下一个有效位应取字节的下一个有效位。在2m-QAM调制情况下，该处理将k个字节映射到n个符号。其关系为8k＝n×m。为获得π／2旋转不变的QAM星座，对每个符号的2个最高有效位进行差分编码。2个MSB（最高有效位IK QK）的差份编码由下列布尔表达式表示：
基带成型单元的功能是把已经被差分编码的m位比符号映射成I，Q信号，并对该I，Q信号进行升余弦平方根滚降滤波（滚降系数0．15）。
QAM调制和物理接口单元的任务是对QAM信号进行调制，然后将已经调制好的QAM 信号通过IF或RF接口传送到射频通道（IF：图像频率信号，RF：射频）。QAM是基于正交载波的抑制载波振幅调制，2个载波间相差π／2，QAM调制器的工作原理是发送数据比特／符号编码器内被分成两路（速率各为原来的一半），分别与一对正交调制分量相乘，求
1MPEG-2解码：MPEG-2是数字电视中的关键技术之一，目前实用的视频数字处理技术基本上是建立在MPEG-2技术基础上，MPEG-2是包括从网络传输到高清晰度电视的全部规范。MP@LL用于VCD，可视电话会议和可视电话用的H.263和H.261是它的子集。MP@ML用于DVD、SDTV，MP@HL用于HDTV。MPEG-2图像信号处理方法分运动预测、DCT、量化、可变长编码4步完成，电路是由RISC处理器为核心的ASIC电路组成。MPEG-2解压缩电路包含视频、音频解压缩和其它功能。在视频处理上要完成主画面、子画面解码，最好具有分层解码功能。图文电视可用APHA迭显功能选加在主画面上，这就要求解码器能同时解调主画面图像和图文电视数据，要有很高的速度和处理能力。OSD是一层单色或伪彩色字幕，主要用于用户操作提示。在音频方面，由于欧洲DVB采用MPEG－2伴音，美国的ATSC采用杜比AC－3，因而音频解码要具有以上两种功能。
和后输出。QAM是一种对无线、有线或光纤链路上的数字信息进行编码的方式，这种方法结合了振幅和相位2种调制技术，QAM是多相位移相键控的一种扩展，多相位一相监控也是一种相位调制方法，这二者之间最基本的区别是在QAM中不出现固定包络，而在移相键控技术中则出现固定包络，利用其频谱利用率高的特点采用QAM技术。QAM具有任意数量的离散数字等级。常见的有QAM-64 QAM-256。
由有线数字电视前端系统输出的已调信号通过有线的方式将数字电视信号传送到用户接收端。
三、数字电视机顶盒对数字电视信号的处理与输出
（一）数字电视机顶盒处理信号的第一步--有线数字电视用户接收系统
当用户接收端是数字电视机时，通过综合解码接收机（有线IRD）完成对信号的逆处理，将获得的基带信号通过基带物理接口馈送给数字电视机。
当用户接收端是模拟电视机时，要使通过有线信道传送的数字电视信号在模拟电视机上播放，必须通过机顶盒进行信号处理。机顶盒的功能可对有线数字电视信号和通信压缩信号进行解码和解扰。在机顶盒中需要提供一个软件处理平台，用于支持那些用来实现交互式业务用户接口应用软件。对于来自RF（射频）有线信道的数字信号，通过物理接口送入QAM 解调器，QAM解调后供给信道解码部分完成信道的前向纠错解码。然后对数据进行符号映射、差分解码、去交织、RS解码及去能量扩散，再经过解扰解密得到MPEG-2传输流(TS)。解复用器按一定的规则或根据用户的要求，从包含多路节目的TS流中选取一路节目进行MPEG-2解码，得到重建的视频和音频数据，再经过NTSC／PAL／MECAM视频信号编码以及音频信号的D／A转换后送入模拟电视机。网络接口单元的任务是信号的接收、变频和解调。系统模块主要包括CPU、外围存储器及相关电路完成系统控制及机顶盒与外界的通信控制，MPEG-2传输解复用等。解码模块对MPEG-2码流进行音频视频解码，按所需的制式（PAL／NTSC／MECAM）编码并可插入图文信号。模拟视频音频电视信号编码单元包括A／D转换器、音频视频放大器等将数字信号，以转换为模拟信号便于模拟电视机收看。（二）数字电视机顶盒的处理和输出信号的过程进一步概述
数字电视机顶盒的处理和输出信号的过程如下：现在的数字电视机顶盒应具备了接收数字广播信号（包括CATV上的音频、视频和资料信号）以及视频点播功能，从RF端口接入的数字数据流经过机顶盒各芯片完成解调、解复用、译码功能。其原理框图如下图。
数字电视机顶盒原理框图
机顶盒是由数字调谐器、信道解调器、信源解复用器、MPEG-2\H264解码器、视频编码器、音频D/A、嵌入式CPU系统和外围接口、条件接收模块等组成。
我们从原理框图中可以看出，数字调谐器接收来自有线电视网中的高频信号，下变频为中频信号，并通过模/数（A/D）转换再生出传输端的数字信号，然后利用QAM解调器完成信道解码并纠错，在进行用户身份识别确认受权许可后，从载波中分离出包含音、视频和其它数据信息的传送流(TS流)。传送流中一般包含多个音、视频流及一些数据信息。解复用器则用来区分不同的节目，提取用户指定节目的PES数据，包括音、视频流和数据流，送入MPEG-2或者H264解码器及其相应的解析软件，完成视音频信息的解压与还原。再把解码后的视频数据输出到PAL/NTSC视频编码器，重新编码成模拟电视信号提供给电视机；而解码后的音频数据，则输出到音频D/A控制设备进行处理，比如输出PCM音频数据到PCM解码器，PCM解码器再输出立体声模拟音频信号，经音频输出接口送至音箱系统。
五、数字电视机顶盒信号处理过程特点
上文列举的数字信号处理过程整体上可概括为如下流程图
数字信号的产生
数字电视信号的传输
数字电视信号的输入
与处理
数字电视信号的输出
（至电视）
而通过观察不难发现，从信号的产生到输出至用户端所涉及到的硬件原理与信号与系统数字电子技术模拟电子技术等学科的联系还是很大的，而且涉及到的知识大多都很容易，
例如数字信号的产生中用到的抽样定理奈奎斯特定律模拟转数字调制等都是大学生初步了解过甚至是深入学习过的。
同时，也不难发现，传统模拟电视接收信号的模式基本也被颠覆了，使用了数字机顶盒后将数字信号转变成模拟信号输入给现在的模拟电视机显示信息，这样有效地避免了电视信号在传输过程中导致的干扰和损耗，电视接收的信号质量得到了很大程度的改善。这只是一种过渡，由于模拟电视机的扫描线已定，所以它与高清晰度数字电视相比，还有相当大的距离。通过以往的报道和亲身体会，装备了数字电视机顶盒后确实与模拟电视有着极大的不同，例如，调换频道的速度，有明显的变慢，这也是经过数模转换模数转换接收信号的解压等步骤后的一个明显的弊端，然而数字电视的优势更加明显，它把卫星直播数字电视信号、地面数字电视信号、有线电视网数字信号甚至互联网的数字信号转换成模拟电视机可以接收的信号，使观众可以在现存模拟电视机上观看数字电视节目，进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费类电子产品。数字电视机顶盒是模拟电视向数字电视过渡期间的产品，通过数字电视机顶盒，不仅可以提供丰富的节目内容，而且改变了收看电视的传统方式。
参考文献
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信号与系统课程设计报告材料
课程设计报告 课程名称信号与系统课程设计指导教师 设计起止日期 学院信息与通信工程 专业电子信息工程 学生 班级/学号 成绩 指导老师签字
目录 1、课程设计目的 (1) 2、课程设计要求 (1) 3、课程设计任务 (1) 4、课程设计容 (1) 5、总结 (11) 参考文献 (12) 附录 (12)
1、课程设计目的 “信号与系统”是一门重要的专业基础课，MATLAB作为信号处理强有力的计算和分析工具是电子信息工程技术人员常用的重要工具之一。本课程设计基于MATLAB完成信号与系统综合设计实验，以提高学生的综合应用知识能力为目标，是“信号与系统”课程在实践教学环节上的必要补充。通过课设综合设计实验，激发学生理论课程学习兴趣，提高分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计要求 （1）运用MATLAB编程得到简单信号、简单信号运算、复杂信号的频域响应图； （2）通过对线性时不变系统的输入、输出信号的时域和频域的分析，了解线性时不变系统的特性，同时加深对信号频谱的理解。 3、课程设计任务 （1）根据设计题目的要求，熟悉相关容的理论基础，理清程序设计的措施和步骤； （2）根据设计题目的要求，提出各目标的实施思路、方法和步骤； （3）根据相关步骤完成MATLAB程序设计，所编程序应能完整实现设计题目的要求； （4）调试程序，分析相关理论； （5）编写设计报告。 4、课程设计容 （一）基本部分 （1）信号的时频分析 任意给定单频周期信号的振幅、频率和初相，要求准确计算出其幅度谱，并准确画出时域和频域波形，正确显示时间和频率。 设计思路： 首先给出横坐标，即时间，根据设定的信号的振幅、频率和初相，写出时域波形的表达式；然后对时域波形信号进行傅里叶变化，得到频域波形；最后使用plot函数绘制各个响应图。 源程序： clc; clear; close all; Fs =128; % 采样频率 T = 1/Fs; % 采样周期 N = 600; % 采样点数 t = (0:N-1)*T; % 时间，单位：S x=2*cos(5*2*pi*t);
铁路信号毕业论文
辽宁铁道职业技术学院毕业论文 题目论铁路信号设备维护与安全保障 专业铁道通信信号 班级 xxxxxxx 姓名 xx xx 指导教师 xxxx 职称 xxxxxx 二0一一年 5 月
目录 1.铁路信号设备的概述………………………………………… 1.1铁路信号设备的发展史………………………………………… 1.2铁路信号设备的组成及原理…………………………………… 2.对铁路信号设备系统进行性能与故障分析,从而排除故 障………………………………………………………………… 2.1信号机的维护及注意事项……………………………………… 2.2转辙机的维护及注意事项……………………………………… 2.3轨道电路的维护及注意事项…………………………………… 3.铁路信号维护安全性问题……………………………………
3.1典型事故案例……………………………………………………
3.2.关于设备维护的建议…………………………………………… 谢辞………………………………………………………………… 参考文献…………………………………………………………… 注释………………………………………………………………… 附录………………………………………………………………… 摘要 铁路信号设备是组织指挥列车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件的关键设施。铁路信号设备是铁路主要技术之一。铁路信号的装备水平和技术水准是铁路现代化的重要标志。 铁路信号基础设备，包括信号继电器，信号机，轨道电路，转辙机等是构成铁路信号系统的基础，他们的质量和可靠性直接影响信号系统效能的发挥，可靠性能的提高，在铁路信号现代化的进程中，信号基础设备在不断的更新和改造。 信号设备具有结合部多、易受外界影响的特点，使得铁路各专业存在的问题，最终均要反映到信号设备上，因此，对于铁路运输企业来说，减少信号设备故
信号与系统课程设计报告
信号与系统课程设计报告 实验题目：信号的运算与处理 内容简介： 设计一个信号，对其进行信号运算和处理，利用Matlab仿真。 课设方式： 利用电子技术、电路理论和信号与系统的知识学习验证信号的运算和处理，如延时、相加、微分、抽样等。自已设计信号及运算方式，并利用Matlab仿真。 分析计算结果。 课程设计要求： 独立完成； 完成信号设计（任意信号均可）及其某种运算（任意运算均可，也可多做几种，或做组合运算）的验证； 学会利用Matlab仿真；提交课程设计报告。 例如： 设计一个信号为f(t)=3sin2t 对其做微分运算得到f/(t) , 用MATLAB 编程实现计算过程，画出f(t)和f/(t)
本次课程设计本人选的信号运算是： 设计一个信号为y1=y(x)=sin2x,对其作微分运算得到dy1,用MATLAB对其实现运算过程，后画出y1,dy1,y1+dy1的图像 实验步骤（操作过程） 1、 首先打开MATLAB软件，在其命令窗口直接输入以下程序，对y(x)进 行微分运算。得到dy1 clear >> syms x y1; >> y1=sin(2*x); >> dy1=diff(y1,'x') dy1 =2*cos(2*x) 运算过程如下图所示： 2、 接着便是对其进行验证，点击fire，新建一个文件，输入以下程序（绘制出y1=sin2x, dy1=2cos2x, 以及y1+ dy1=sin2x+2cos2x。的波形）
3、保存文件，后缀名为.m,随后按F5执行输出输出图形。实验结果如下图所示 、
结果分析 如图所示绿色波形为y1=sin2x，蓝色为dy1=2cos2x,红色波形为y1+dy1。仿真结果与运算结果一致。 实验心得体会（调试过程） 总的来说，这次课程设计难度并不是太高，而我选取的正玄信号也是较为简单常用的一种函数，对其进行微分运算之后，得到了余弦函数，其仿真结果波形也如上所示，与预期一致。在设计过程中，还是出现了几个小问题的，一个是变量的定义，之前没有定义x，直接取范围结果出错了，还有一个是注意各种函数的调用以及运算格式，还是希望能在之后再接再厉，掌握好matlab软件！（附上调试过程图片） 左边为文件、历史窗口，底下是命令窗口，最右下角为实验仿真波形，中间为运算程序，绘图画图程序。
车站6502电气集中工程设计 毕业论文-6502电气集中工程设计
毕业设计 毕业题目：车站6502电气集中工程设计 学生：冯庆 指导教师：刁立龙 专业：铁道通信信号专业 班级： 14信号 2017年3月
哈尔滨铁道职业技术学院 毕业设计 开题报告 专业铁道通信信号专业 设计方向车站6502电气集中工程姓名冯庆
车站6502电气集中工程设计 一、选题的背景与意义 背景：6502电气集中是铁路运输过程当中一种安全、高效、经济的车站联锁设备，是实现铁路技术进步和铁路现代化的重要基础设备之一。它属于继电式电气集中，主要控制对象为车站内的道岔、进路和信号机，通过安全型继电器这种二值逻辑元件的两种状态来分别表示控制对象的两种状态，也便于实现“故障---安全原则”。我们都清楚了进路、联锁的意思，而控制车站道岔、进路和信号之间的联锁设备，用电气的方法进行集中控制和监督，这就是电气集中。实行电气集中，其主要作用是：防止建立两条会导致机车车辆相撞的进路——敌对进路，必须使列车或调车车列经过的所有道岔均处于与进路开通方向相符的位置，必须使信号机的显示与所建立的进路相符合，从而实现了站内行车指挥的自动控制，能准确及时地反映现场行车情况，控制迅速，完全消除了因手工信号或语言联系的错误而引起的事故，大大提高了车站作业效率和行车安全程度，并且改善了劳动条件。6502电气集中电路已经基本上实现了定型化，可满足工厂化施工的要求，设计、施工等各项配套技术已经十分完善，在中小型车站电气集中建设投资方案对比上较之其他的联锁制式也存在着一定的优势。6502电气集中采用集中操纵控制的的方式，不但在很大程度上提高了劳动生产率，也充分改善了劳动条件，保证了铁路运输的安全，在我国铁路信号系统中占有着举足轻重的地位。 意义：本次设计仍以6502电气集中为基础。在原有站场的基础上进行设计。目前我国站内集中控制设备有大规模向计算机连锁发展的趋势，但在部分地区，如比较偏远或运量较小的车站。6502扔会在很长一段时间内以其安全、可靠、 经济等优势在很长一段时间保留。 二、毕业设计的主要内容 它主要包括以下内容： 1．车站6502电气集中工程的研究背景。包括技术特点，技术条件。 2．车站6502电气集中工程的组成各部分作用 3. 车站6502电气集中工程的各部分注意事项如何设置，室内室外如何布置，控制台等。 4.针对研究课题进行一列测试。作为毕业生应当进行一些简单的实践课题。
信号与系统论文+傅里叶变换的分析 (2)
信号变换与处理 论文 ——单边拉普拉斯变换与傅里叶变换关系 专业：电气工程与自动化系 姓名：刘俊鹏 学号：B11040416
对信号单边拉普拉斯变换与傅里叶变换关系的探讨 On Relationship between Single Side LaplaceTransformation and Fourier Transformation 摘要： 在传统的信号与系统理论中，单边拉氏变换和傅氏变换关系存在瑕疵。文中给出的单边拉氏变换和傅氏变换关系的理论克服了传统理论的瑕疵。 Abstract： In traditional theory of signal and system，the relationship between single side Laplace transformation and Fouriertransform ation exists faults．The theory from this paper overcomes these faults． 关键词：拉普拉斯变换；傅里叶变换；单极点；重极点 Key words：La place tran sform ation；Fourier transform ation；simple pole；heavy pole 引言： 设 f(t)为有始信号，则 (S)的单边拉氏变换凡与f(t)的傅氏变换()之间有一定联系。这种联系依据f(t)的拉氏变换(S)的收敛横坐标的值不同而分成三种情况： (1)>0，拉氏变换存在而傅氏变换不存在； (2)<0,(S)=()； (3) =0，(S)≠()，但(S)与()都存在，且有一定的关系。传统的理论
信号与系统结课论文
窗函数对间谐波分析的影响 1 引言 随着电力电子技术和器件的发展，非线性负荷在电力系统中的应用越来越广泛，电力系统谐波和间谐波(包括次谐波)污染日益严重，间谐波现象,正受到人们的日益重视,本文在简单介绍和分析间谐波的来源和危害后， 详细分析了加各种窗的插值算法进行了仿真、分析、推导。 2 间谐波的来源、危害 间谐波的来源主要有以下几个方面：⑴变频装置，主要包括交―直―交变频器和交―交变频器；⑵波动负荷，主要是指工业电弧炉、晶闸管整流供电的轧钢机等快速变化的冲击负荷；⑶铁磁谐振，主要是指电感两端电压升高或涌流时，电感电容满足谐振条件的现象；⑷同步串级调速装置，如绕线式异步电动机的低同步串级转速；⑸感应电动机，主要是在铁芯饱和产生不规则磁化电流产生间谐波。 间谐波的危害主要有：⑴波形畸变；⑵闪变（闪烁）；⑶影响测量仪器结果和准确度；⑷影响电动机的运行性能；⑸ 降低负荷的功率因素，增加损耗。 3 DFT 变换、分析 为分析谐波和叙述方面，先只考虑某一特定间谐波分量在对应谱线上的值时，可以忽略其它谐波的影响。设第i 个间谐波分量的表示为： ()()11112cos ?π+=t f A t x 以s f 对上式中的信号进行等间隔采样，信号的采样值可表示为： ()()1112cos ?π+=s s nT f A nT x 因为12f f s >=，不妨设1kf f s =（2>=k ） ()()11/2cos ?π+=k n A nT x s 加窗截断后的信号为： ()()11/2cos ?π+=∧ k n A nT x s ()1,,2,1,0-=N n ()()()11/21/21?π?π+-+∧+=k n j k n j s e A e A nT x 记成：()() () ()()n x n x e A e A n x k n j k n j 21/21/2111+=+=? +-+∧ ?π?π 对序列()s nT x 加长度为N （N 通常为2的整数次幂）的对称窗序列()n N ω（如 矩形、汉宁窗、汉明窗，布莱克曼窗）进行加权截断。 ()() () ()()n x n x e A e A n x k n j k n j 21/21/2111+=+=? +-+∧ ?π?π ()1,,2,1,0-=N n 先分析 ()()1/211?π+=k n j e A n x 的DFT 变换。
铁路信号计算机联锁系统本科毕业论文
铁路信号计算机联锁系统本科毕业论文 西南交通大学网络教育学院毕业论文 毕业论文 题目 铁路信号计算机联锁系统 西南交通大学网络教育学院毕业论文 铁路信号计算机联锁效系统 摘要 计算机联锁系统是实现铁路现代化和自动化的基础设施之一，是一种高效、安全的车站联锁设备，是提高车站通过能力的基础。同时，计算机联锁系统还具有故障—安全性能，与电气联锁系统相比，其在设计、施工和维护方面都较为便捷，且便于改造和增加新功能，为铁路信号向智能化和网络化方向发展创造了条件。 本论文主要阐述了计算机联锁系统的硬件结构组成，设备选型及电源配置等原则及处理方法。采用二乘二取二的体系结构的计算机联锁控制系统方案，尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究，计算机联锁技术已日趋成熟，在大力推广使用。根据各国对计算机联锁的研究和使用情况来看，由于计算机在逻辑功能和信息处理方面具有很强的功能，完成其对信号机、道岔的控制电路及其相关组合的内部配线和对信号机、道岔、轨道电路等
部分设备的状态信息采集电路以及与联锁机接口电路的控制。关键词：铁路信号；计算机联锁;故障探讨 西南交通大学网络教育学院毕业论文 目录 1计算机联锁系统基础 ................................ 1 1.1 计算机联锁概 述 ...................................... 1 1.2计算机联锁的功能 ..................................... 1 1.3计算机联锁主要技术条件 ............................... 2 1.4计算机联锁的应用现状 (3) 2计算机联锁工作原 理 (5) 2.1 计算机联锁系统硬件组 成 .............................. 5 2.2计算机联锁系统基本原理 ............................... 6 2.3计算机联锁系统可靠性及安全设计 .. (7) 3计算机联锁系统故障维护及探讨 ...................... 11 3.1 联锁设备常见故障分析处 理 ........................... 11 3.2 故障种 类 (11)
信号与系统课程设计报告分析
成绩评定表 课程设计任务书
摘要 本文研究的是傅里叶变换的对称性和时移特性，傅里叶变换的性质有：对称性、线性（叠加性）、奇偶虚实性、尺度变换特性、时移特性、频移特性、微分特性、积分特性、卷积特性（时域和频域）；从信号与系统的角度出发,给出了激励信号的具体模型；应用Matlab软件进行仿真，将研究的信号转化成具体的函数形式，在Matlab得到最终变换结果。使用傅里叶变换的方法、卷积的求解方法以及函数的微分等方法研究题目。 关键词: 傅里叶变换;对称性;时移特性;Matlab 目录 1、Matlab介绍................................................................................... 错误!未定义书签。
2.利用Matlab实现信号的频域分析—傅里叶变换的对称性与时移特性设计 (5) 2.1.傅里叶变换的定义及其相关性质 (5) 2.2.傅里叶变换的对称性验证编程设计及实现 (7) 2.3.傅里叶变换的时移特性验证编程设计及实现 (10) 3.总结 (13) 4.参考文献 (13) 1 、Matlab介绍 MATLAB作为一种功能强大的工程软件，其重要功能包括数值处理、程序设计、可视化显示、图形用户界面和与外部软件的融合应用等方面。 MATLAB软件由美国Math Works公司于1984年推出，经过不断的发展和完善，如今己成为覆盖多个学科的国际公认的最优秀的数值计算仿真软件。MATLAB具备强大的数值计算能力，许多复杂的计算问题只需短短几行代码就可在MATLAB中实现。作为一个跨平台的软件，MATLAB已推出Unix、Windows、Linux和Mac等十多种操作系统下的版本，大大方便了在不同操作系统平台下的研究工作。 MATLAB软件具有很强的开放性和适应性。在保持内核不变的情况下，MATLAB可以针对不同的应用学科推出相应的工具箱(toolbox)，目前己经推出了
智能信号处理大论文
xxxx大学硕士生课程论文 现代测控技术 测控系统中的智能信号处理 （2014—2015学年上学期） 姓名：xxx 学号： xx 所在单位： xx 专业：检测技术与自动化装置
摘要 现代测控技术是一门随着计算机技术、检测技术和控制技术的发展而发展起来的综合技术，是在传统的测控技术的基础上，将现代最新科学研究方法与成果应用与测控系统中。伴随着计算机技术的发展，智能信息处理技术在各行各业都得到了飞速的发展，智能信号处理技术涉及到信息科学的多个领域，是现代信号处理、人工神经网络、模糊系统理论、进化计算，包括人工智能等理论和方法的综合应用，近年己经成为信息科学领域的一个研究热点。 人工智能概念被提出后，这门科学迅速成为上世纪发展最快的学科之一，衍生出神经网络、蚁群算法、遗传算法等多种算法，这使得机器具有了人类所特有的一些能力，如学习能力、记忆能力等，这样的信号处理方式使得对信号的处理变得更加准确、高效。而这种将人工智能应用与信号处理的方式，也使得现代测控个系统向着更加智能化的方向发展。 关键字：测控系统、信号处理、人工智能、神经网络、遗传算法 1 概述 现代测控技术是在工业测控发展中由现代测试技术与现代控制技术形成的综合性技术，而现代工业技术水平的不断提高，也不断促进现代测控技术向着更高层面的发展。在一个稳定的闭环自动控制系统中，既包括控制单元，也包括检测单元。在实现对象的控制过程中，必须首先实现对被控对象的认识与了解，因此，需要对被控对象的特征进行测量。反之，对被控对象特征测量的目的是为了加深对其认识并进而实现控制和利用。即使最简单的开环控制系统，也需要检测被控对象的状态信息；检测系统中最基本的传感器，也会由于增加控制处理功能而成为智能传感器，所以检测与控制密不可分。 而对于检测的过程，即通过传感器获得数据后，通过处理单元对相关数据进行处理，继而应用的过程。数据处理的过程是完整的测控系统中必不可少的一部分，这一过程也决定着对于采集到数据的使用情况，它对整套系统的效率以及好坏起着关键性作用。数据的处理有多种不同的方式，它们根据数据以及系统功能的不同有着不同的处理方式，这可能是一种简单的阈值判断，也可能是一系列复
课题信号与系统课程设计报告书
信号与系统课程设计 课程名称：信号与系统 题目名称：滤波器的设计与实现 学院：电气与电子工程学院 专业班级：电气工程及其自动化 学号：3 学生：宗喜 指导教师：黄劲 2015年12 月20 日
目录 一、设计要求 (2) 二、设计原理 (2) 三、设计思路 (3) 四、设计容 (3) A、一阶有源滤波电路 (3) B、二阶有源滤波电路 (5) 1、二阶低通滤波电路 (5) 2、二阶高通滤波电路 (6) 3、二阶带通滤波电路 (8) C、用仿真软件设计滤波器 (10) 1、给定性能参数设计滤波器 (10) a、二阶低通滤波器 (10) b、二阶高通滤波器 (11) c、二阶带通滤波器 (12) 2、不同阶数滤波器性能比较 (12) D、滤波器的Matlab设计仿真 (13) 1、二阶低通滤波器 (13) 2、二阶高通滤波器 (14) 五、参考文献 (16)
一、设计要求 自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。 有源滤波器由是有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器。和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。因此，本课程设计中选择了二阶有源滤波器作为主要研究对象。 1、自行设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案， 并使用绘图软件（Electronics Worrkbench）画出设计电路，包括低通、高通和带通。 2、所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强。 3、根据给定要求和电路原理图计算和选取单元电路的元件参数。 4、用Matlab或其他仿真软件（FilterLab）对滤波器进行仿真，记录仿真结果。 二、设计原理 1、电容器C具有通高频阻低频的性能。 2、由源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。 3、仿真软件可以将滤波器的性能直观的表现出来。 4、各种滤波器的幅频特性：
铁道信号专业毕业论文-计算机联锁设备故障分析及处理-
呼和浩特职业学院信号13级毕业论文 题目计算机联锁设备故障分析及处理系别铁道通信信号 专业铁道信号 年级13级 姓名邓贺
指导教师 评语 指导教师（签章） 评阅人 评语 评阅人（签章） 成绩 答辩委员会主任（签章） 年月日
摘要 计算机联锁系统是实现铁路现代化和自动化的基础设施之一，是一种高效、安全的车站联锁设备，是提高车站通过能力的基础。同时，计算机联锁系统还具有故障—安全性能，与电气联锁系统相比，其在设计、施工和维护方面都较为便捷，且便于改造和增加新功能，为铁路信号向智能化和网络化方向发展创造了条件。 本论文主要阐述了计算机联锁系统的硬件结构组成，设备选型及电源配置等原则及处理方法。采用二乘二取二的体系结构的计算机联锁控制系统方案，其中设备采用K5B型计算机联锁和ZD6型电动转辙机，轨道电路采用25Hz相敏轨道电路，完成其对信号机、道岔的控制电路及其相关组合的内部配线和对信号机、道岔、轨道电路等部分设备的状态信息采集电路以及与联锁机接口电路的工程设计。 通过本次设计，初步掌握了计算机联锁控制系统的工作原理、故障处理步骤、方法、内容。 关键词计算机联锁；K5B；接口电路；故障分析及处理
目录 第1章绪论 (1) 第2章计算机联锁系统结构 (2) 2.1系统的硬件构成 (2) 2.1.1 联锁机 (4) 2.1.2 电子终端 (4) 2.1.3 控制台 (5) 2.1.4 电务维护台 (5) 第3章计算机联锁工作原理 (6) 3.1系统结构与工作原理 (6) 3.1.1 人机对话层 (6) 3.1.2 联锁运算层 (6) 3.1.3 复核驱动层 (6) 3.1.4 结合电路层 (6) 3.1.5 监控对象层 (7) 3.2可靠性及安全设计 (7) 第4章故障维护及探讨 (8) 4.1联锁设备常见故障分析处理 (8) 4.1.1 非潜伏性故障 (8) 4.1.2 潜伏性故障 (8) 4.2计算机单元故障 (9) 4.2.1 联锁机 (9) 4.2.2监控机 (9) 4.3通讯线路故障 (9) 4.4切换故障 (10) 4.5电源故障 (10) 结论 (11) 致谢 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 .. (13)
现代信号处理论文(1)
AR 模型的功率谱估计BURG 算法的分析与仿真 钱平 （信号与信息处理 S101904010） 一．引言 现代谱估计法主要以随机过程的参数模型为基础，也可以称其为参数模型方法或简称模型方法。现代谱估计技术的研究和应用主要起始于20世纪60年代，在分辨率的可靠性和滤波性能方面有较大进步。目前，现代谱估计研究侧重于一维谱分析，其他如多维谱估计、多通道谱估计、高阶谱估计等的研究正在兴起，特别是双谱和三谱估计的研究受到重视，人们希望这些新方法能在提取信息、估计相位和描述非线性等方面获得更多的应用。 现代谱估计从方法上大致可分为参数模型谱估计和非参数模型谱估计两种。基于参数建摸的功率谱估计是现代功率谱估计的重要内容，其目的就是为了改善功率谱估计的频率分辨率，它主要包括AR 模型、MA 模型、ARMA 模型，其中基于AR 模型的功率谱估计是现代功率谱估计中最常用的一种方法，这是因为AR 模型参数的精确估计可以通过解一组线性方程求得，而对于MA 和ARMA 模型功率谱估计来说，其参数的精确估计需要解一组高阶的非线性方程。在利用AR 模型进行功率谱估计时，必须计算出AR 模型的参数和激励白噪声序列的方差。这些参数的提取算法主要包括自相关法、Burg 算法、协方差法、 改进的协方差法，以及最大似然估计法。本章主要针对采用AR 模型的两种方法：Levinson-Durbin 递推算法、Burg 递推算法。 实际中，数字信号的功率谱只能用所得的有限次记录的有限长数据来予以估计，这就产生了功率谱估计这一研究领域。功率谱的估计大致可分为经典功率谱估计和现代功率谱估计，针对经典谱估计的分辨率低和方差性能不好等问题提出了现代谱估计，AR 模型谱估计就是现代谱估计常用的方法之一。 信号的频谱分析是研究信号特性的重要手段之一，通常是求其功率谱来进行频谱分析。功率谱反映了随机信号各频率成份功率能量的分布情况，可以揭示信号中隐含的周期性及靠得很近的谱峰等有用信息，在许多领域都发挥了重要作用。然而，实际应用中的平稳随机信号通常是有限长的，只能根据有限长信号估计原信号的真实功率谱，这就是功率谱估计。 二．AR 模型的构建 假定u(n)、x(n)都是实平稳的随机信号，u(n)为白噪声，方差为 ，现在，我们希望建立AR 模型 的参数和x(n)的自相关函数的关系，也即AR 模型的正则方程(normal equation)。 由 )}()]()({[)}()({)(1 n x m n u k m n x E m n x n x E m p k k x a r ++-+-=+=∑= )()()(1 m k m m r r a r xu x p k k x +--=∑= (1) 由于u(n)是方差为 的白噪声，有 ?? ?=≠=-0 00)}()({2 m m m n x n u E σ （2） 由Z 变换的定义， ，当 时，有h(0)=1。综合（1）及（2）两式， ???????=-≥--=∑∑==0)(1)()(1 2 1 m k m k m m p k x k p k x k x r a r a r σ （3） 在上面的推导中，应用了自相关函数的偶对称性。上式可写成矩阵式：
信号与系统课程设计报告书
信号与系统课程设计 ——利用matlab实现信号的取样与重构 学院: 工业大学城市学院 专业班级：通信工程C131班 姓名：穆永欢 学号：138213 指导老师：安亚军
目录 摘要 (1) 第一章概述 (1) 第二章设计过程 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计原理 (2) 2.2.1.MATLAB的介绍 (2) 2.2.2连续时间信号 (3) 2.2.3采样定理 (3) 2.2.4信号重构 (4) 2.3设计容 (4) 2.3.1Sa(t)的临界采样及重构 (4) 2.3.2Sa(t)的过采样及重构 (6) 2.3.3Sa(t)的欠采样及重构 (8) 第三章设计结果分析 (10) 第四章心得体会 (11) 参考文献 (12)
摘要： 本次课程设计以信号与系统和数字信号处理这两门理论与实践紧密结合的课程为基础，经过两个学期的理论学习和上机实验后我们已初步掌握MATLAB软件，通过课程设计更加有助于我们进一步理解和巩固所学知识，学习应用MATLAB 软件的仿真技术，初步掌握线性系统的设计方法，提高分析和解决实际问题的能力，培养独立工作能力。 本实验设计是利用MATLAB实现信号的抽样与重构仿真。通过对该连续的Sa 信号进行抽样，在满足采样定理和不满足采样定理即过抽样和欠抽样两种情况下对连续的Sa信号和采样信号进行频谱分析 【关键词】：信号采样 MATLAB 采样周期频谱信号重构 第一章概述： 针对连续信号的采样与重构问题,利用MATLAB仿真软件平台,仿真不同条件下连续信号的采样信号时域波形和采样后信号频谱、重构信号时域波形和重构后误差波形图。通过对采样周期对采样频谱叠加和信号重构精度的影响、以及信号被采样前后在频域的变化对比分析,得出在不同采样频率的条件下,对应采样信号的时域、频域特性以及重构信号与误差信号也随之产生变化,连续信号可以完全恢复过来。本次课程设计应用MATLAB实现连续信号的采样与重构仿真，了解MATLAB软件，学习应用MATLAB软件的仿真技术。它主要侧重于某些理论知识的灵活运用，以及一些关键命令的掌握，理解，分析等。初步掌握线性系统的设计方法，培养独立工作能力。加深理解采样与重构的概念，掌握利用MATLAB分析系统频率响应的方法和掌握利用MATLAB实现连续信号采用与重构的方法。计算在临界采样、过采样、欠采样三种不同条件下重构信号的误差，并由此总结采样频率对信号重构误差的影响。
论铁路信号设备维护与安全保障毕业论文
论铁路信号设备维护与安全保障毕业论文 目录 1.铁路信号设备的概述………………………………………… 1.1铁路信号设备的发展史………………………………………… 1.2铁路信号设备的组成及原理…………………………………… 2.对铁路信号设备系统进行性能与故障分析,从而排除故 障………………………………………………………………… 2.1信号机的维护及注意事项……………………………………… 2.2转辙机的维护及注意事项……………………………………… 2.3轨道电路的维护及注意事项…………………………………… 3.铁路信号维护安全性问题…………………………………… 3.1典型事故案例……………………………………………………
3.2.关于设备维护的建议…………………………………………… 谢辞………………………………………………………………… 参考文献…………………………………………………………… 注释………………………………………………………………… 附录………………………………………………………………… 摘要 铁路信号设备是组织指挥列车运行，保证行车安全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条件的关键设施。铁路信号设备是铁路主要技术之一。铁路信号的装备水平和技术水准是铁路现代化的重要标志。 铁路信号基础设备，包括信号继电器，信号机，轨道电路，转辙机等是构成铁路信号系统的基础，他们的质量和可靠性直接影响信号系统效能的发挥，可靠性能的提高，在铁路信号现代化的进程中，信号基础设备在不断的更新和改造。 信号设备具有结合部多、易受外界影响的特点，使得铁路各专业存在的问题，最终均要反映到信号设备上，因此，对于铁路运输企业来说，减少信号设备故
信号与系统论文报告
安徽大学 本科生课程结业考试课程名称：信号与系统 开课单位：电子信息工程学院 学生姓名：缪远杰 学生学号： 学生专业：物联网工程 开课时间：二○一六至二○一七学年第二学期
MATLAB实现连续系统的时域分析 摘要：信号与系统课程分析的基本任务是在给定系统的输入的条件下，求解系统的输入响应。连续信号与系统的时域分析都在连续时间内进行，即所涉及的给类函数，均以连续时间t作为自变量的一种分析方法。生学习时也会觉得该课程抽象、复杂。MATLAB软件可以将抽象复杂的问题进行编程计算和仿真，并可以进行信号处理、图像处理、信号检测等功能。因此在学习的过程中利用MATLAB 处理《信号与系统》中的问题可以使复杂、抽象的问题形象化，在提高解题速度的同时还可以使学生将不同学科知识融合在一起，从而提高学生学习兴趣。本文通过利用matlab强大的计算与绘图能力实现信号与系统在时域分析中的一些实例：连续系统冲激响应的求解，连续系统零状态响应的求解和离散卷积和的计算来帮助自己更好的理解频域分析这一章节的内容。 关键字：时域分析，冲激响应和零状态响应，离散卷积和，matlab 一、MALTAB简介 MATLAB软件是由MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化数学软件。今天，MATLAB己经成为相关专业大学生必须掌握的基本工具，在自动控制、数字信号处理、数字通信等领域发挥着强大的作用。 MATLAB的编程运算与人类进行科学计算的思路和表达方式完全一致，非常方便。MATLAB进行数值计算的基本单位是复数数组，这使得MATLAB高度“向量化”，数组维数是自动按照规则确定的，使用时不需定义数组的维数。还有矩阵函数和专门的库函数可供调用，在信号处理、系统建模与识别以及系统控制与优化等领域，其简捷高效性是其它语言不能比拟的。 二、连续系统冲激响应的求解 在时域中，可以用微分方程来表示连续时间LTI系统。通过求微分方程求解系统响应过程中，对零状态响应的求解很困难，容易出现错误。本文将《信号与系统》中的冲激响应利用MATLAB求解。 LTI连续系统可用线性常系数微分方程来描述: ∑a i n i=1y(i)(t)=∑b j m j=1 f(j)(t)
复变函数论文
复变函数论文复变函数与积分变换在自动控制原理中的应用 姓名：何缘鸽学号：092410101 学院(系)：电气与电子工程系 专业：自动化 指导教师：秦志新 评阅人：
复变函数与积分变换在自动控制原理中的 应用 【摘要】： 复变函数与积分变换的理论和方法在数学、自然科学和工程技术中有着广泛的应用，是解决诸如流体力学、电磁学、热学、弹性理论中的平面问题的有力工具。而自然科学和生产技术的发展又极大地推动了复变函数的发展，丰富了它的内容。我们在学习的过程中，要正确理解和掌握复变函数中的数学概念和方法，逐步培养利用这些概念和方法解决实际问题的能力。文中简单地介绍了该门课程在自动控制理论中的应用。 【关键词】：线性系统 Z变换卷积拉普拉斯变换 【正文】： 提出问题： 众所周知，复变函数中的许多概念、理论和方法是实变函数在复数领域内的推广和发展，因而它们之间有许多相似之处。但由于其自身的一些特殊的性质而显得不同，特别是当它引进了taylor级数展开laplace变换和fourier变换后而使其显得更加重要了。 随着教育事业的不断发展与更新，一些新的处理数据的方法越来越多的应用于我们的日常专业学习中。当然复变函数在自动控制原理方面的应用也更大的加快了自动化的发展，自动控制与信号处理也更加离不开一套有效的处理方法。但是常规的Fourier变换的运算的范围还是有限的，如何去解决一些不能展开成Fourier级数的信号成了
我们的首要问题。 分析问题： 虽然常规的Fourier 变换的运算的范围是有限的，，但Laplace 变换、Z 变换等填补了Fourier 变换的不足之处，究竟其有什么好处呢？下面就介绍一些例子，从中就能看出。 例1： 如图1所示电路，原处于稳态，开关S 于t=0时由1端转向 2端，R=10 Ω ，L=1H,C=0.004F,求换路后电流i(t)。 解：因换路前电路已达稳态，故可知 ()=-0i 0, ()V u c 20=- 换路后，电路的微分方程为 ()()()+ ++-0c u dt t di L t Ri ?- t d i C 0)(1ττ=10)(t ε 对上式进行拉普拉斯变换，得
信号与系统论文
信号与系统论文 目录 1 1.0、信号与系统的简介 2 1.1、信号与系统的分析方法 2 1.2、信号的分类 6 1.2.1、连续信号与离散信号 6 1.2.2、周期信号与非周期信号 8 1.2.3、实信号与复信号 9 1.2.4、导数和积分 12 1.3傅里叶与信号的关系 13 1.3.1傅里叶系数与波形对称性的关系 13 1.4 拉普拉斯变换 14 1.4.1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换 15 第 1 页共 16 页 信号与系统是通信和电子信息类专业的核心基础课，其中的概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、电路与系统等领域。 1.0 信号与系统 1.0.1 信号的概念 消息(Message) 人们常常把来自外界的各种报道统称为消息。消息涉及的内容极其广泛，包括天文、地理、现实、历史、政治、经济、科技、文化等。消息可以通过书信、电话、广播、电视、互联网等多种媒体或方式进行发布和传输。 信息(Information)
通常把消息中有意义的内容称为信息。人们关注消息的目的是为了获取和利用其中包含的信息。在本课程中对“信息”和“消息”两词未加严格区分。 信号 (Signal) 为了有效地传播和利用消息，常常需要将消息转换成便于传输和处理的信号。信号是消息的载体，一般表现为随时间变化的某种物理量。根据物理量的不同特性，可把信号区分为声信号、光信号、电信号等不同类别。在各种信号中，电信号是一种最便于传输、控制与处理的信号。同时，在实际应用中，许多非电信号常可通过适当的传感器变换成电信号。因此，研究电信号具有重要意义。在本课程中，若无特殊说明，信号一词均指电信号。 第 2 页共 16 页 1.1 信号与系统的分析方法 信号与系统是为完成某一特定功能而相互作用、不可分割的统一整体。为了有效地应用系统传输和处理信息，就必须对信号、系统自身的特性以及信号特性与系统特性之间的相互匹配等问题进行深入研究。本课程概要介绍信号与系统的分析方法，以便读者对信号与系统的分析思想和方法有一初步了解。 信号分析是研究信号的描述、运算、特性以及信号发生某些变化时其特性的相应变化。信号分析的基本目的是揭示信号自身的特性，例如确定信号的时域特性(time-domain characterization )与频域待性(frequency-domain characterization)，随机信号的统计特性等。实现信号分析的主要途径是研究信号的分解，即将一般信号分解成众多基本信号单元的线性组合，通过研究这些基本信号单元在时域或变换域的分布规律来达到了解信号特性的目的。由于信号的分解可以在时域进行，也可以在频域或复频域进行，因此信号分析的方法也有时域方法、频域方法和复频域方法。
信号与系统课程设计报告
课程设计报告 科目：信号与线性系统 专业：电子信息科学与技术班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 起至时间： 教师评分：
目录 一、信号的基本运算 二、信号的时域分析 三、卷积 四、信号的频域分析 五、采样定理的建模和验证 六、S域和Z域分析 七、总结
一、信号的基本运算 1、已知时间信号f(2t)如下图所示，编程画出f（t），f（t-2），f（t/2）, f（-2t）, f（-t/2）的图形。 解题思路：此图形是由正弦波+锯齿波+方波组成的，因此在编写程序时我们用曲线与直线公式。 其程序如下： clear clc syms t f=2*sin(pi*t)*sym('heaviside(t)-heaviside(t-1)')+(-4*t+4)*sym('heaviside(t-1 )-heaviside(t-1.5)')+... (4*t-8)*sym('heaviside(t-1.5)-heaviside(t-2)')+sym('heaviside(t-2)-heaviside (t-3.5)') subplot 231 ezplot(f,[0,4]) axis([0,4,-2.5,2.5]) title('f(2t)') grid on subplot 232 y1=subs(f,t,t/2)%f(t) ezplot(y1,[-8,8])
axis([-1,8,-2.5,2.5]) title('f(t)') grid on subplot 233 y2=subs(y1,t,t-2) ezplot(y2,[-0,20]) axis([-1,20,-2.5,2.5]) title('f(t-2)') grid on subplot 234 y3=subs(y1,t,t/2) ezplot(y3,[0,16]) axis([-1,16,-2.5,2.5]) title('f(t/2)') grid on subplot 235 y4=subs(f,t,-t) ezplot(y4,[-8,8]) axis([-5,1,-2.5,2.5]) title('f(-2t)') grid on subplot 236 y5=subs(y1,t,-t/2) ezplot(y5,[-16,0]) axis([-16,0,-2.5,2.5 ]) title('f(-t/2)') grid on 运行结果：
铁路信号计算机联锁效系统
毕业设计（论文）中文题目：铁路信号计算机联锁效系统 学习中心： 专业：铁路通信信号 姓名： 学号： 指导教师： 2013年07月30日 远程与继续教育学院
北京交通大学 毕业设计(论文)承诺书 本人声明：本人所提交的毕业论文《铁路信号计算机联锁效系统》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。论文中所引用的他人无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中明确标注；有关教师、同学及其他人员对本论文的写作、修订提出过且为本人在论文中采纳的意见、建议均已在本人致谢辞中加以说明并深致谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本毕业论文《铁路信号计算机联锁效系统》是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。 论文作者：_______________________（签字）_______年_______月______日指导教师已阅：___________________（签字）_______年_______月______日
北京交通大学 毕业设计(论文)成绩评议
北京交通大学 毕业设计(论文)任务书 本任务书下达给：级专业学生设计（论文）题目： 一、设计（论述）内容 二、基本要求
三、重点研究的问题 四、主要技术指标 五、其他要说明的问题 下达任务日期：年月日 要求完成日期：年月日 答辩日期：年月日 指导教师：
开题报告 题目：铁路信号计算机联锁效系统 报告人：曹奇 2013年 5 月10日 一、文献综述 国外车站计算机连锁系统的应用现状： 1978年世界第一个计算机联锁系统在瑞典哥德堡问世, 从20世纪80年代起各国竞相研究开发计算机联锁系统, 并取得了显著的成绩,日本在1980年由铁路综合技术研究所、京三公司、日信公司合作开发、生产了由三重冗余微计算机组成的计算机联锁装置, 1985年实际投入使用的JR 东日本的南古谷车库的计算机联锁装置是日本第一台计算机联装置,90年代起很多国家已开始大面积推广微机联锁系统, 如日本、英国制定技术政策, 不再发展继电联锁, 而由计算机联锁取代,经过20多年的发展, 计算机联锁技术在发达国家已发展成为完善成熟的技术, 计算机联锁由面向工程技术研究转向以面向服务为中心, 其应用现状总体上可归纳为以下几方面: 第一，计算机联锁制式主要由三取二和二乘二取二两种, 通过软件、硬件容错技术提高计算机联锁系统的可靠性、安全性、可维护性, 双机热备系统已经淘汰。 第二，计算机联锁系统的性能逐渐提高, 比如: 快速计算能力, 高速率数据交换的通信能力, 以适应高速铁路和综合化信号控制系统的要求。 第三，面向工程和服务, 采用计算机软、硬件技术, 开发功能非常完善和强大的CAD 系统, 并从制度和设备上建立完善的维修体系和仿真检测体系。 第四，积极发展、推广使用全电子模块化的计算机联锁系统, 使计算机联锁系统具有开放式结构,并且更加小型化、智能化。 第五，以旅客营业系统为中心, 采用先进的计算机通信技术, 成功发展分布式分层处理的综合信号控制系统和运营管理系统，计算机联锁不仅仅是一个特定的车站的控制系统, 而逐渐演变成综合行车指挥系统的一个重要的基础设备。 第六，通过分布式结构扩大控制范围,实现集中联锁分散控制的区域计算机联锁系统, 使计算机联锁系统网络化。