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信号与信息处理的发展历程

应用领域和发展趋势

信号与信息处理是以研究信号与信息的分析与处理为主体，包含信息获

取、变换、存储、传输、交换、应用等环节中的信号与信息的分析与处理，是

信息科学的重要组成部分，其主要理论和方法已广泛应用于信息科学的各个领

域，且不再只是信息科学领域的专利，而成为相当广泛的科学与工程领域中十

分有用的概念和方法，是当今世界科技发展的重点，也是国家科技发展战略的

重点。

1.信号与信息处理的发展历程

信号主要分为模拟信号和数字信号。模拟信号处理是主要建立在连续时间

信号（模拟信号）及连续事时间系统（模拟系统）的基础上。数字信号处理是

针对数字信号和数字烯烃，用数值计算的方法，完成对数字信号的处理

近40年来，数字信号处理已逐渐发展成为一门非常活跃、理论与实践紧密

结合的应用基础学科。

（1）20世纪60年代中期以后高速数字计算机的发展已颇具规模，它可以

处理较多的数据，从而推动着数字信号处理技术的前进；

(2)快速傅里叶变换（FFT）的提出，在大多数问题中能使离散傅里叶变换

（DFT）的计算时间大大缩短，此外，若干高效的数字滤波算法的提出也促进了

数字信号处理技术的发展；

（3）大规模集成电路的发展，是数字信号处理不仅可以在通用计算机上实

现还可

以用数字部件组成的专用硬件来实现。很多通用硬件已经单片机化。这些

都极大的降低了成本，减少了硬件体积并缩短了研制时间。使信号与信息处理

技术得到快速发展。

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数字信号处理技术作为新兴学科，由于技术的先进性和和应用的广泛性，

越来越显示出强大的生命力，凡是需要对各种各样的信号进行谱分析、滤波、

压缩等领域有着越来越多的应用。

2.信号与信息处理的应用领域

数字信号处理在语音处理、通信系统、声纳雷达、控制系统等有着广泛应

用，主要体现在以下九个方面：

（1）信号处理，如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、

谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等。

（2）通信，如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵

消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等。

（3）语音，如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、

语音邮件、语音存储等。

（4）图形﹨图像，如二维或三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、

动画、机器人视觉等。

（5）仪器仪表，如频谱分析、暂态分析、函数发生、锁相环、勘探、模拟

试验等。

（6）医疗电子，如助听器CT扫描、超声波、心脑电图、核磁共振、医疗

监护等。

（7）军事与尖端科技，如雷达和声纳信号处理、导弹制导、火控系统、导

航、全球定位系统、尖端武器试验、航空航天试验、宇宙飞船、侦察卫星等。

（8）消费电子，如数字电视、高清晰度电视、数字电话、高保真音响、音

乐合成等。

（9）工业控制与自动化，如油井压力测量与控制、温度控制、开关电源控

制等。

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其中，在通信领域的应用是十分宽广，尤其是当下移动通信技术发展，3G

乃至4G技术的出现，使得数据的无线传递更加频繁，语音、图像的传输以及信

息加密、信号复用等的作用也愈加显得突出。只有通过更加先进的信号分析处

理技术才能使得移动通信可以以更快更安全的方式实现通信。

而物联网技术的出现使得传统互联网的应用领域极大的扩展，也是的各种

通信方式更加紧密的联系在一起，在其中重要组成之一的无线传感网中，每一

个节点既是信号的接收端，又是发送端，同时在一定空间内传递信号数量也大

量增加，受到干扰的可能也会大大